fpga技术[fpga培训班]

面对信息化时代，稍不注意就会脱轨，所以及时的补充知识才能让我们与时俱进，今天给大家带来的是关于fpga技术和fpga培训班的一篇文章，相信会给你带来较大的帮助！

FPGA是在PAL、GAL等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。

FPGA设计不是简单的芯片研究，主要是利用 FPGA 的模式进行其他行业产品的设计。 与 ASIC 不同，FPGA在通信行业的应用比较广泛。通过对全球FPGA产品市场以及相关供应商的分析，结合当前我国的实际情况以及国内领先的FPGA产品可以发现相关技术在未来的发展方向，对我国科技水平的全面提高具有非常重要的推动作用。

扩展资料：

FPGA 器件属于专用集成电路中的一种半定制电路，是可编程的逻辑列阵，能够有效的解决原有的器件门电路数较少的问题。FPGA 的基本结构包括可编程输入输出单元，可配置逻辑块，数字时钟管理模块，嵌入式块RAM，布线资源，内嵌专用硬核，底层内嵌功能单元。

由于FPGA具有布线资源丰富，可重复编程和集成度高，投资较低的特点，在数字电路设计领域得到了广泛的应用。FPGA的设计流程包括算法设计、代码仿真以及设计、板机调试，设计者以及实际需求建立算法架构，利用EDA建立设计方案或HD编写设计代码，通过代码仿真保证设计方案符合实际要求，最后进行板级调试，利用配置电路将相关文件下载至FPGA芯片中，验证实际运行效果。

CPLD/FPGA技术及电子设计自动化(EDA)

电子设计自动化（EDA）的实现是与CPLD/FPGA技术的迅速发展息息相关的。CPLD/FPGA是80年代中后期出现的，其特点是具有用户可编程的特性。利用PLD/FPGA，电子系统设计工程师可以在实验室中设计出专用IC，实现系统的集成，从而大大缩短了产品开发、上市的时间，降低了开发成本。此外，CPLD/FPGA还具有静态可重复编程或在线动态重构特性，使硬件的功能可象软件一样通过编程来修改，不仅使设计修改和产品升级变得十分方便，而且极大地提高了电子系统的灵活性和通用能力。

电路设计工程师设计一个电路首先要确定线路，然后进行软件模拟及优化，以确认所设计电路的功能及性能。然而随着电路规模的不断增大，工作频率的不断提高，将会给电路引入许多分布参数的影响，而这些影响用软件模拟的方法较难反映出来，所以有必要做硬件仿真。FPGA/CPLD就可以实现硬件仿真以做成模型机。将软件模拟后的线路经一定处理后下载到FPGA/CPLD，就可容易地得到一个模型机，从该模型机，设计者就能直观地测试其逻辑功能及性能指标。

由西安达泰公司设计的智能电子自动化实验系统Smart EDA Lab V4.0，充分利用PLD 技术，使电子设计实现自动化，使用方便、快捷，适合于电子工程师开发设计新产品，大、中、专院校师生进行电子电路实验，ASIC设计验证，FPGA/CPLD教学等。

Smart EDA Lab V4.0 的硬件资源：8个逻辑指示发光条，4个按键开关，6个七段数码管，555电路产生约1KHz的方波信号可作为时钟输入，晶振电路产生8MHz方波信号可作为高频时钟，PLCC84 PLCC68 PLCC44 CPLD/FPGA仿真PGA插座，DIP40单片机实验插座，各种规格的模拟集成电路插座，PC机并口（LPT1）、串口（COM1）、ESIA总线插座接口，CPLD/FPGA编程插座，300平方毫米模拟电路及自由实验区。

Smart EDA Lab V4.0 的主要特点：①继承了V3.0的所有特点；②可以进行所有数字电路实验、数模混和仿真、单片机实验、计算机接口实验、ESIA总线板卡实验；③系统板上提供高、低频的信号源和按键开关；④利用配套并口逻辑分析仪软件可以同时观察5路逻辑信号；⑤可以完成ALTERA、XINLINX、LATTICE等各家公司CPLD/FPGA芯片的在线编程。

美国Altera公司生产的CPLD(复杂可编程逻辑器件)以其操作灵活、使用方便、开发迅速、投资风险低等特点,成为硬件电路优化设计的首选产品。Altera 的 MAX+PLUSII可编程逻辑开发软件,提供了一种与工作平台、器件结构无关的设计环境,用户无需十分精通CPLD内部的复杂结构（视为黑匣子），只要从集成软件包的元件库中调入原理图（元件库包含几乎所有74系列的集成电路，近300个预制宏逻辑元件），它使Altera通用PLD系列设计者能方便地进行设计输入-文本、图形和波形等设计输入方法任意组合,建立起有层次的单器件或多器件设计，并支持多种标准 CAD 设计输入，也可用硬件语言AHDL/VHDL来描述复杂的设计;快速设计处理–MAX+PLUSII编译、设计规则检查、逻辑综合与试配多器件划分,自动错误定位；校验与编程–有定时仿真、功能仿真、多器件仿真、定时分析和器件编程(有万用编程器或在线编程二种方式),还支持标准CAE设计校验;从以上 Altera 集成软件包(含有300多个74LS集成电路供调用)对芯片的编程、编译、仿真操作的强大功能看,相信您一定会采用Altera公司的 CPLD 可编程逻辑器件应用到你的设计中去,使自己尽快成为一名数字集成电路设计专家。

Altera第二代产品以多阵列矩阵(MAX)结构为基础,高性能CMOS EEPROM 可电擦除 。 MAX 7000系列器件,逻辑密度600-5000个可用门 ,36-164个用户I/O引脚,组合传播延时快至7.5ns,16位计数器的频率为125MHz,可编程节能方式,每个宏单元的功率减少可达50％,有44到208个引脚;高集成度具有丰富寄存器的现场在线可编程的逻辑器件系列FLEX 8000(灵活逻辑单元矩阵),第三代更先进的EPLD MAX 9000(可擦除可编程逻辑器件)系列器件,更高密度达13万门的 EPF10K130V PLD。

以EPM7128芯片(84 Pin)为例:其内部有2500个门可用,128个宏单元,允许对外有68个输入、输出引脚。凡Altera公司生产的CPLD可编程逻辑器件名称后带 S 的芯片,均支持在线现场可编程操作,只要用一根专用电缆接到芯片的特定引脚上,无需拆下芯片,不需要编程器及芯片适配器,通过上位机打印口就可对芯片编程。这对教学、科研样机研制、产品维修、产品升级带来极大的方便。美国Altera公司的MAX 7000系列器件性能稳定可靠、价格较低,对初次接触可编程逻辑器件的用户来说,只要您会画电路图就可以,这比学GAL芯片还简单易学,一学就会,马上就可产生经济效益(节省器件、减小产品印制板面积、产品开发周期短、便于产品保密),目前应用最多的是与通讯上述文章内容就是的领域、其余有大型显示屏、游戏机大板改成小板、激光打印机、程控交换机替代门电路及原有逻辑器件较多的电子设备浓缩,工业控制板卡开发,ASIC前期仿真等。

FPGA（Field－Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。FPGA的用途如下：

电路设计：连接逻辑，控制逻辑是FPGA早期发挥作用比较大的领域也是FPGA应用的基石，这也是FPGA的一个重要作用。

产品设计：把相对成熟的技术应用到某些特定领域如通讯，视频，信息处理等等开发出满足行业需要并能被行业客户接受的产品这方面主要是FPGA技术和专业技术的结合问题，另外还有就是与专业客户的界面问题产品设计还包括专业工具类产品及民用产品，前者重点在性能，后者对价格敏感产品设计以实现产品功能为主要目的，FPGA技术是一个实现手段在这个领域，FPGA因为具备接口，控制，功能IP，内嵌CPU等特点有条件实现一个构造简单，固化程度高，功能全面的系统产品设计将是FPGA技术应用最广大的市场。

系统级的应用：系统级应用是FPGA与传统的计算机技术结合，实现一种FPGA版的计算机系统如用XilinxV-4,V-5系列的FPGA，实现内嵌POWERPCCPU,然后再配合各种外围功能，实现一个基本环境，在这个平台上跑LINUX等系统，这个系统也就支持各种标准外设和功能接口（如图象接口）了这对于快速构成FPGA大型系统来讲是很有帮助的。

对超声技术不甚了解，但熟悉FPGA的人都知晓，FPGA整体具有巨大的发展潜力。

FPGA技术之所以具有巨大的潜在市场，其根本原因在于FPGA不仅可以实现电子系统小型化、低功耗、高可靠性等优点，且其开发周期短、投入少，芯片价格不断下降。随着芯片设计工艺水平的不断提高，FPGA技术呈现出了以下三个主要的发展动向。

基于IP库的设计方案

未来的FPGA芯片密度不断提高，传统的基于HDL的代码设计方法很难满足超大规模FPGA的设计需要。随着专业的IP库设计公司不断增多，商业化的IP库种类会越来越全面，支持的FPGA器件也会越来越广泛。

作为FPGA的设计者，主要工作是找到适合项目需要的IP库资源，然后将这些IP整合起来，完成顶层模块设计。由于商业的IP库都是通过验证的，因此，整个项目的仿真和验证工作主要就是验证IP库的接口逻辑设计的正确性。

目前，由于国内的知识产权保护的相关法律法规还不尽完善，基于IP库的设计方法还没有得到广泛应用。但是随着FPGA密度不断提高和IP库的价格逐渐趋于合理化，这种设计方案将会成为主流的FPGA设计技术。

基于FPGA的嵌入式系统（SOPC）技术正在成熟

片上系统SoC（SystemonChip）技术是指将一个完整产品的功能集成在一个芯片上或芯片组上。SoC从系统的整体角度出发，以IP（Intellectualproperty）核为基础，以硬件描述语言作为系统功能和结构的描述手段，借助于以计算机为平台的EDA工具进行开发。由于SoC设计能够综合、全盘考虑整个系统的情况，因而可以实现更高的系统性能。SoC的出现是电子系统设计领域内的一场革命，其影响将是深远和广泛的。

片上可编程系统SOPC（SystemonaProgrammableChip）是一种灵活、高效的SoC解决方案。它将处理器、存储器、I/O口和LVDS等系统需要的功能模块集成到一片FPGA中，构成一个可编程的片上系统。

由于它是可编程系统，具有灵活的设计方式，可裁减、可扩充、可升级，并具备软硬件可编程的功能。

SOPC保持了SoC以系统为中心、基于IP模块的多层次、高度复用的特点，而且具有设计周期短、风险投资小和设计成本低的优势，其通过设计软件的综合、分析、裁减，可灵活地重构所需要的嵌入式系统。

这种技术的核心是在FPGA芯片内部构建处理器。Xilinx公司主要提供基于PowerPC的硬核解决方案，而Altera提供的是基于NIOSII的软核解决方案。Altera公司为NIOSII软核处理器提供了完整的软硬件解决方案，可以帮助客户短时间完成SOPC系统的构建和调试工作。

FPGA芯片向高性能、高密度、低压和低功耗的方向发展

随着芯片生产工艺不断改善，FPGA芯片的性能和密度都在不断提高。早期的FPGA主要是完成接口逻辑设计，如AD/DA和DSP的粘合逻辑。现在的FPGA正在成为电路的核心部件，完成关键功能。

在高性能计算和高吞吐量I/O应用方面，FPGA已经取代了专用的DSP芯片，成为最佳的实现方案。因此，高性能和高密度也成为衡量FPGA芯片厂家设计能力的重要指标。

随着FPGA性能和密度的提高，功耗也逐渐成为了FPGA应用的瓶颈。虽然FPGA比DSP等处理器的功耗低，但明显高于专用芯片（ASIC）的功耗。FPGA的厂家也在采用各种新工艺和技术来降低FPGA的功耗，并且已经取得了明显的效果。

诸如单片机之类的都可以通过fpga来实现，比如在fpga内嵌入51的ip

core,在这个模块中就可以像对51那样的编程。

fpga是从门电路级的设计实现的，数字电路的设计业是以此为基础，因此可以说fpga在理论上能够实现数字电路的一切功能，当然其针对性也就不强咯，不像51那样，有专门的串行通信中断等的。在实际应用中根据设计要求选用不同的处理器是很重要的，能够帮助你很快很简单的完成设计。一般情况下多由多处理器共同工作实现，如一块fpga加一块单片机共同实现

FPGA是现场可编程门阵列的缩写。有两种用途，一种是做应用，做接口（比如VGA，串口，电机控制），做数据处理（比如FFT，FIR，异步FIFO，双端口RAM）等，从而完成设计者期望功能，调试成功后固化在系统中；二是做芯片前端验证，验证通过才可以进行后端也就是芯片的生产。虽然使用目的不一样但是描述语言都是verilog或者vhdl。

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