FPGA技术发展与现状.PDF

FPGA 技术发展与现状 田力 金芮芃 郝彬 范玉进 （天津光电通信技术有限公司技术中心 300211 ） 摘要 本文简述了 FPGA 的发展阶段及业界领先的 FPGA 供应商，着重介绍了 FPGA 的开发 工具及器件性能，并且讨论了学习 FPGA 的方法与途径。 关键词: FPGA Xilinx Altera Lattice 和 Altera 超过，但其小规模 PLD 产品比较有特色， 1 引言 种类齐全，为其争取了一部分市场。 自 1985 年 Xilinx 公司推出第一片现场可编程 2.1 Xilinx 逻辑器件（FPGA ）至今，FPGA 已经历了二十多年 2.1.1 主要设计工具 的发展历史。在这二十多年的发展过程中，以 FPGA 2.1.2 逻辑设计 为代表的数字系统现场集成技术取得了惊人的发 ISE 是 Xilinx FPGA 和 CPLD 产品集成开发 展。现场可编程逻辑器件从最初的 1200 个可用门， 工具。简便易用的内置式工具和向导使 I/O 分配、 发展到 90 年代的 25 万个可用门。目前，国际上现 功耗分析、时序驱动、与 HDL 仿真变得快速而直 场可编程逻辑器件的著名厂商 Xilinx 公司、Altera 观。其最新版本 ISE 9.1i ，提供了实现时序收敛的 公司陆续推出了数百万门的单片 FPGA 芯片，将现 最快方法，从而提高了性能，实现了功耗更低的设 场可编程器件的集成度提高到一个新的水平。 计。 FPGA 解决了电子系统小型化、低功耗、高可 2.1.3 嵌入式系统设计 靠性等问题，而且因为其开发周期短、开发软件投 Platform Studio 和 EDK, 嵌入式开发套件 入少、芯片价格不断降低，FPGA 越来越多地取代 （EDK ）是设计嵌入式处理系统的集成软件解决方 了 ASIC 的市场，特别是对小批量、多品种的产品 案，包含 Platform Studio 工具套件，以及利用嵌入 需求，使 FPGA 成为首选。目前，FPGA 的主要发 式 PowerPC 硬处理器核和 Xilinx MicroBlaze 软 展动向是：随着大规模现场可编程逻辑器件的发展， 处理器核进行 Xilinx 平台 FPGA 设计时所需的 系统设计进入“片上可编程系统”（SOPC ）阶段； 全部技术文档和 IP 。其最新版本 EDK 9.1i 推出了 芯片朝着高密度、低电压、低功耗方向挺进；国际 新器件支持和 MicroBlaze 增强，以及各种 Platform 各大公司都在积极扩充其 IP 库，以优化的资源更好 Studio （XPS ）嵌入式工具套件改进，简化了嵌入式 的满足用户的需求，扩大市场；特别是引人注目的 处理设计。 所谓 FPGA 动态可重构技术的开拓，将推动数字系 2.1.4 DSP 设计 统设计观念的转变。 System Generator for DSP 是业内领先的高级 工具，用于借助 FPGA 来设计高性能 DSP 系统，工 2 FPGA 的现状 具的提取功能使设计者能利用业内最高级的 FPGA 现今流行的 FPGA 厂商主要有 Xilinx