FPGA常用设计技巧
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2010-01-09
13:03:32
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四大 FPGA 供应商专家谈 FPGA 设计诀窍
摘要：Actel、Altera、Lattice Semiconductor 和 Xilinx 是目前业界最主要的四大 FPGA 供应
商，就什么是目前 FPGA 应用工程师面对的最主要设计问题？如何解决？等一系列大家非
常关心的关键设计问题发表他们的独到见解。
关键词：FPGA，Actel，Altera，Lattice Semiconductor，Xilinx
Actel、Altera、Lattice Semiconductor 和 Xilinx 是目前业界最主要的四大 FPGA 供应商
，
为了帮助中国的应用开发工程师更深入地了解 FPGA 的具体设计诀窍
，我们特别邀请到了
Altera 系统应用工程部总监 Greg Steinke、Xilinx 综合方法经理 Frederic Rivoallon、Xilinx 高
级技术市场工程师 Philippe Garrault、Xilinx 产品应用工程部高级经理 Chris Stinson、Xilinx IP
解决方案工程部总监 Mike Frasier、Lattice Semiconductor 应用工程部总监 Bertrand Leigh 和
软件产品规划经理 Mike Kendrick、Actel 公司硅产品市场总监 Martin Mason 和应用高级经理
Jonathan Alexander 为大家传经授道。
他们将就一系列大家非常关心的关键设计问题发表他们的独到见解，包括：什么是目前
FPGA 应用工程师面对的最主要设计问题？如何解决？当开始一个新的 FPGA 设计时，你们
会推荐客户采用什么样的流程？对于 I/O 信号分布的处理，你们有什么建议可以提供
给客户？如果你的客户准备移植到另外一个 FPGA、ASIC 和结构化 ASIC 之间进行抉择？
结构化 ASIC 或 ASIC，你会建议你的客户如何做？
问：目前 FPGA 应用工程师面对的最主要设计问题是什么？如何解决？Actel：当用户
通过 TAP 接口进行 JTAG 测试或者编程时我们发现了许多问题。与目前最先进应用的逻辑
复杂度和速度相比，TAP 接口和指令集是非常简单和慢速的。这导致用户想当然地认为 TAP
接口处的信号完整性没有问题，甚至设计中其他位置的其他信号也适当地进行了端接。虽然
数据和时钟速率很慢，但是其边沿速率和其他任何信号一样快，因此必须进行适当的端接匹
配。此外，我们发现很多用户在规划减小 SSO/SSN 问题。
Altera：功耗、性能优化、调试、接口复杂性、信号完整性和系统复杂度是 FPGA 开发
工程师目前面临的最主要设计问题。
1. 功耗：Quartus II 软件的 PowerPlay 功率分析和优化技术与 Stratix III 可编程功率技术
可以帮助用户在设计过程中显著减小功耗。
2. 性能优化：关注点集中在如何实现 FMAX，以及系统级性能(如通过 PCI Express 接
口实现足够的吞吐量)。Qu
artus II 软件提供精确时序预报的 TimeQuest 时序分析器允许用户
定制系统需求的时序约束。
3. 调试：传统上，工程师会使用一台逻辑分析仪分析待测器件的引脚。不过，由于今
天 FPGA 的高容量，很多元件可以集成到一个器件中，但逻辑分析仪不能检测到设计内部
的信号。SignalTap II 逻辑分析仪是一个系统级调试工具，它可在一个系统级可编程芯片
(SoPC)上捕获和显示实时的信号行为，从而为设计师提供了观察系统设计中硬件和软件之间
交互的功能。
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