什么是FPGA开发？

 FPGA 开发是定制设计 FPGA 并开发具有所需功能的 IC 的过程。

FPGA是“Field Programmable Gate Array”的缩写，是一种可以在开发现场对功能进行编程的集成电路。FPGA 具有大量的电路，例如运算单元、存储器、寄存器和简单的逻辑电路。

 

如果不做任何修改，它只是一个没有任何功能的电路阵列，但是通过组合内部电路并设计逻辑电路，开发人员可以自由地添加他们想要的功能。

 

与 FPGA 类似，也有ASIC（专用集成电路）可以根据用户的意愿进行定制，但这些定制功能是在 IC 制造之前设计的。不仅设计和开发需要时间，而且产品一旦制成，就不可能在现场随意改变其功能。

 

FPGA 开发用例

FPGA 开发对于电子设备和电路板（包括 IC）的开发至关重要。我们在通信、汽车、医疗设备、消费设备等所有领域的电子设备开发领域开发FPGA。

 

能够将必要的功能编程到FPGA中，在电子设备上实际测试并反馈结果，这是FPGA开发的一个优势。开发时间比 ASIC 设计更短，更容易返工和调整。

 

另一个缺点是生产成本比ASIC更高，因此一直有在开发阶段使用FPGA，然后在设计完成后将ASIC安装到最终产品上的趋势。然而，随着近年来半导体制造技术的进步，FPGA的集成度越来越高，成本越来越低，并且FPGA在最终产品中的应用案例也在不断增加。

 

FPGA开发原理

FPGA开发流程与ASIC等其他IC开发流程基本相同。在ASIC开发中，制造部门负责原型制作过程，而在FPGA开发中，FPGA开发人员还进行在实际芯片上实现程序的过程，这对应于ASIC原型。

 

FPGA开发流程包括以下步骤。

 

1、规格确定

我们编制“规范”，例如FPGA要实现的功能、与包含FPGA的系统上其他部分的接口、时序约束等，并修剪符合规范的FPGA。

 

2、逻辑电路设计

逻辑行为是使用VHDL和Verilog-HDL等硬件描述语言来描述的。

 

3. 功能验证

进行功能仿真以确保逻辑电路的正确运行。

 

4. 编译

根据HDL描述生成FPGA上由门组成的逻辑公式，然后优化逻辑公式并生成网表。之后，将各个电路放置在实际的FPGA上，并确定电路之间的布线。这一系列的步骤称为编译。

 

5. 时序验证

根据布局和布线信息模拟物理延迟时间，并确认满足时序约束。

 

6. 下载

将生成的电路数据下载到FPGA。通过这个过程，原本只是一个门阵列的FPGA变成了开发者想要的电路。

 

7. FPGA运行验证

操作FPGA并确认不存在功能缺陷或性能不足。对于操作验证，有两种方法：将FPGA安装在评估板上并运行评估模拟，以及通过将FPGA安装在系统中并运行来实际测试FPGA。由于实际器件验证所需的验证时间较短，适合大门规模的FPGA。