这两大选择FPGA芯片的策略了解吗?大佬带你看FPGA芯片设计

在这篇文章中，小编将对FPGA芯片的相关内容和情况加以介绍以帮助大家增进对FPGA芯片的了解程度，和小编一起来阅读以下内容吧。

一、选择FPGA芯片的两大策略

(一)尽量选择成熟的产品系列

FPGA芯片的工艺一直走在芯片设计领域的前列，产品更新换代速度非常快。稳定性和可靠性是产品设计需要考虑的关键因素。厂家最新推出的FPGA系列产品一般都没有经过大批量应用的验证。选择这样的芯片会增加设计的风险。

而且，最新推出的FPGA芯片因为产量比较小，一般供货情况都不会很理想，价格也会偏高一些。如果成熟的产品能满足设计指标要求，那么最好选这样的芯片来完成设计。

例如，要用FPGA设计一块数据采集卡。采用Altera公司的Cyclone、CyloneII和CycloneIII等3个系列的芯片都可以完成这个功能。考虑到Cyclone和CyloneII是成熟产品，同时CyloneII又是Cyclone的升级产品，因此选择CyloneII是比较理想的方案。

(二)尽量选择兼容性好的封装

FPGA系统设计一般采用硬件描述语言(HDL)来完成设计。这与基于CPU的软件开发又有很大不同。特别是算法实现的时候，在设计之前，很难估算这个算法需要占多少FPGA的逻辑资源。

作为代码设计者，希望算法实现之后再选择FPGA的型号。但是，现在的设计流程一般都是软件和硬件并行开始设计。也就是说，在HDL代码设计之前，就开始硬件板卡的设计。这就要求硬件板卡具备一定的兼容性，可以兼容不同规模的FPGA芯片。

幸运的是，FPGA芯片厂家考虑到了这一点。目前，同系列的FPGA芯片一般可以做到相同物理封装兼容不同规模的器件。例如，Xilinx的Spartan3系列FPGA，在BGA456封装下，可以选择3S200、2S400、3S1000、3S1500这4种型号的FPGA。

正是因为这一点，将来的产品就具备非常好的扩展性，可以不断地增加新的功能或者提高性能，而不需要修改电路板的设计文件。

二、FPGA芯片设计

FPGA设计中面临的许多挑战并不是FPGA设计所特有的，而是设计中常见的挑战。与ASIC设计相比，FPGA设备本身确实提供了独特的挑战和机会。FPGA设备性能的提高导致针对FPGA的设计更加复杂，ASIC工程师与FPGA工程师可以相互转换。这导致许多设计团队将ASIC设计原则迁移到FPGA设计。总的来说，这对FPGA设计流程有好处。然而，它需要与FPGA带来的设计流程的好处相平衡。FPGA的可编程特性为在系统中执行更多的验证打开了大门。当正确使用时，这可以大大加快验证周期，但如果滥用，它会延长设计周期。I/O的可配置特性提供了ASIC设计中不存在的挑战。同时，行业使用的EDA工具在功能和成本上，FPGA和ASIC也有所不同。

FPGA工程师需要熟悉FPGA厂商软件，比如Vivado或者Quartus设计软件。FPGA工程师通常负责编写和验证设计的RTL代码，负责在FPGA中实现设计，并帮助在最终系统中进行联调。FPGA工程师在PCB设计中扮演着重要的角色。负责从FPGA设计软件生成FPGA引脚输出。因此，FPGA工程师需要与硬件PCB设计工程师进行原理图确认，任何修改都需要提供更新的引脚分配，并最终进行实现和验证。

在实际的FPGA设计过程中，FPGA工程师除了最基本的RTL代码设计、仿真和调试外，还需要非常熟悉项目所涉及的技术路线、信号处理过程、系统架构等，常常也需要参与到系统方案的设计制定，并给出最佳实现方案。

因此，对于FPGA工程师而言，最难的不是写RTL代码，而是在一个复杂系统设计中，需要涉及技术方案制定、架构设计、深入理解技术协议、模块设计与验证、系统集成、整个系统的联调，以及与其他部门的协作。

此外，需要有好的领导来带领FPGA团队，避免非专业领导过多干预FPGA团队的正常工作。

在系统设计过程中，经常会遇到各种问题，尤其是在系统调试阶段，FPGA常常成为“背锅侠”。FPGA工程师又要通过各种手段去证明自己的设计没问题，还需要定位出问题出现的原因。每一款产品的成功推出，背后都是一部“研发风云录”。

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