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FPGA_ASIC-四大FPGA供应商专家谈FPGA设计诀窍.pdf
电子发烧友 电子技术论坛
四大FPGA 供应商专家谈 FPGA 设计诀窍
摘要:Actel 、Altera 、Lattice Semiconductor 和 Xilinx 是目前业界最主要的四大 FPGA 供应
商,就什么是目前 FPGA 应用工程师面对的最主要设计问题?如何解决?等一系列大家非
常关心的关键设计问题发表他们的独到见解。
关键词:FPGA ,Actel ,Altera ,Lattice Semiconductor ,Xilinx
Actel 、Altera 、Lattice Semiconductor 和 Xilinx 是目前业界最主要的四大 FPGA 供应商,
为了帮助中国的应用开发工程师更深入地了解 FPGA 的具体设计诀窍,我们特别邀请到了
Altera 系统应用工程部总监 Greg Steinke、Xilinx 综合方法经理 Frederic Rivoallon 、Xilinx 高
级技术市场工程师 Philippe Garrault 、Xilinx 产品应用工程部高级经理 Chris Stinson、Xilinx IP
解决方案工程部总监 Mike Frasier 、Lattice Semiconductor 应用工程部总监 Bertrand Leigh 和
软件产品规划经理 Mike Kendrick 、Actel 公司硅产品市场总监 Martin Mason 和应用高级经理
Jonathan Alexander 为大家传经授道。
他们将就一系列大家非常关心的关键设计问题发表他们的独到见解,包括:什么是目前
FPGA 应用工程师面对的最主要设计问题?如何解决?当开始一个新的 FPGA 设计时,你们
会推荐客户采用什么样的流程?对于 I/O 信号分布的处理,你们有什么建议可以提供
给客户?如果你的客户准备移植到另外一个 FPGA 、ASIC 和结构化 ASIC 之间进行抉择?
结构化 ASIC 或 ASIC ,你会建议你的客户如何做?
问:目前 FPGA 应用工程师面对的最主要设计问题是什么?如何解决?Actel :当用户
通过 TAP 接口进行 JTAG 测试或者编程时我们发现了许多问题。与目前最先进应用的逻辑
复杂度和速度相比,TAP 接口和指令集是非常简单和慢速的。这导致用户想当然地认为 TAP
接口处的信号完整性没有问题,甚至设计中其他位置的其他信号也适当地进行了端接。虽然
数据和时钟速率很慢,但是其边沿速率和其他任何信号一样快,因此必须进行适当的端接匹
配。此外,我们发现很多用户在规划减小 SSO/SSN 问题。
Altera :功耗、性能优化、调试、接口复杂性、信号完整性和系统复杂度是FPGA 开发
工程师目前面临的最主要设计问题。
1. 功耗:Quartus II 软件的 PowerPlay 功率分析和优化技术与 Stratix III 可编程功率技术
可以帮助用户在设计过程中显著减小功耗。
2. 性能优化:关注点集中在如何实现 FMAX ,以及系统级性能(如通过 PCI Express 接
口实现足够的吞吐量) 。Quartus II 软件提供精确时序预报的 TimeQuest 时序分析器允许用户
定制系统需求的时序约束。
3. 调试:传统上,工程师会使用一台逻辑分析仪分析待测器件的引脚。不过,由于今
天 FPGA 的高容量,很多元件可以集成到一个器件中,但逻辑分析仪不能检测到设计内部
的信号。SignalTap II 逻辑分析仪是一个系统级调试工具,它可在一个系统级可编程芯片
(SoPC)上捕获和显示实时的信号行为,从而为设计师提供了观察系统设计中硬件和软件之间
交互的功能。
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4. 接口复杂性:为了实现更高的性能,系统使用的接口正变得更加复杂(如 DDRII
SDRAM 接口比以前的 SRAM 接口要复杂) 。Altera 提供多种 IP 核,它们可帮助设计师很轻
松实现所需的接口。
5. 信号完整性:Altera 提供了多种模型(包括 HSPICE 和 IBIS) 以及内置片内端接,这些
有助于确保信号正确地从 A 传输到 B 。
6. 系统复杂度:设计者今天面临的挑战是,尽管开发的系统复杂度越来越大,但分配
的开发时间不会比先前开发较低复杂度项目的少。Altera 提供简化
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