Xilinx Artix-7 FPGA快速入門(mén)、技巧與實(shí)例連載4——FPGA的優(yōu)勢

1.jpg

若要準確評估FPGA技術(shù)能否滿(mǎn)足開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的功能、性能以及其它各方面的需求，深入理解FPGA技術(shù)是至關(guān)重要的。在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期中，如果產(chǎn)品功能必須進(jìn)行較大的升級或變更，那么使用FPGA技術(shù)來(lái)實(shí)現就會(huì )有很大的優(yōu)勢。

在考慮是否使用FPGA技術(shù)來(lái)實(shí)現目標產(chǎn)品時(shí)，我們需要重點(diǎn)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行評估。

● 可升級性——產(chǎn)生在設計過(guò)程中，甚至將來(lái)產(chǎn)品發(fā)布后，是否有較大的功能升級需求？是否應該選擇具有易于更換的同等級、不同規模的FPGA器件？

● 開(kāi)發(fā)周期——產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期是否非常緊迫？若使用FPGA開(kāi)發(fā)，是否比其他方案具有更高的開(kāi)發(fā)難度，能否面對必須在最短的時(shí)間內開(kāi)發(fā)出產(chǎn)品的挑戰？

● 產(chǎn)品性能——產(chǎn)品的數據速率、吞吐量或處理能力上是否有特殊要求？是否應該選擇性能更好或速度等級更快的FPGA器件？

● 實(shí)現成本——是否有基于其它ASIC、ARM或DSP的方案，能夠以更低的成本實(shí)現設計？FPGA開(kāi)發(fā)所需的工具、技術(shù)支持、培訓等額外的成本有哪些？通過(guò)開(kāi)發(fā)可復用的設計，是否可以將開(kāi)發(fā)成本分攤到多個(gè)項目中？是否有已經(jīng)實(shí)現的參考設計或者IP核可供使用？

● 可用性——器件的性能和尺寸的實(shí)現，是否可以趕上量產(chǎn)？是否有固定功能的器件可以代替？在產(chǎn)品及其衍生品的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，是否實(shí)現了固定功能？

● 其它限制因素——產(chǎn)品是否要求低功耗設計？電路板面積是否大大受限？工程實(shí)現中是否還有其它的特殊限制？

基于以上的這些考慮因素，我們可以從如下三大方面總結出在產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)或產(chǎn)品的生命周期中，使用FPGA技術(shù)實(shí)現所能夠帶來(lái)的潛在優(yōu)勢。

● 靈活性：

可重編程，可定制。

易于維護，方便移植、升級或擴展。

降低NRE成本，加速產(chǎn)品上市時(shí)間。

支持豐富的外設接口，可根據需求配置。

2.jpg

圖1.17靈活如猴

● 并行性

更快的速度、更高的帶寬。

滿(mǎn)足實(shí)時(shí)處理的要求。

3.jpg

圖1.18并行處理

● 集成性

更多的接口和協(xié)議支持。

可將各種端接匹配元件整合到器件內部，有效降低BOM成本。

單片解決方案，可以替代很多數字芯片。

減少板級走線(xiàn)，有效降低布局布線(xiàn)難度。

4.jpg

圖1.19集成如PAD

當然了，在很多情況下，FPGA不是萬(wàn)能的。FPGA技術(shù)也存在著(zhù)一些固有的局限性。從以下這些方面看，選擇FPGA技術(shù)來(lái)實(shí)現產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)設計有時(shí)并不是明智的決定。

● 在某些性能上，FPGA可能比不上專(zhuān)用芯片；或者至少在穩定性方面，FPGA可能要遜色一些。

● 如果設計不需要太多的靈活性，FPGA的靈活性反而是一種浪費，會(huì )潛在的增加產(chǎn)品的成本。

● 相比特定功能、應用集中的ASIC，使用FPGA實(shí)現相同功能可能產(chǎn)生更高的功耗。

● 在FPGA中除了實(shí)現專(zhuān)用標準器件（ASSP）所具有的復雜功能，還得添加一些額外的功能，實(shí)屬一大挑戰。FPGA的設計復雜性和難度可能會(huì )給產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)帶來(lái)一場(chǎng)噩夢(mèng)。