什么是FPGA開發？

更新時間：2024-08-26

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FPGA 開發是定制設計 FPGA 并開發具有所需功能的 IC 的過程。

FPGA是“Field Programmable Gate Array"的縮寫，是一種可以在開發現場對功能進行編程的集成電路。 FPGA 具有大量的電路，例如運算單元、存儲器、寄存器和簡單的邏輯電路。

如果不做任何修改，它只是一個沒有任何功能的電路陣列，但是通過組合內部電路并設計邏輯電路，開發人員可以自由地添加他們想要的功能。

與 FPGA 類似，也有ASIC（專用集成電路）可以根據用戶的意愿進行定制，但這些定制功能是在 IC 制造之前設計的。不僅設計和開發需要時間，而且產品一旦制成，就不可能在現場隨意改變其功能。

FPGA 開發對于電子設備和電路板（包括 IC）的開發至關重要。我們在通信、汽車、醫療設備、消費設備等所有領域的電子設備開發領域開發FPGA。

能夠將必要的功能編程到FPGA中，在電子設備上實際測試并反饋結果，這是FPGA開發的一個優勢。開發時間比 ASIC 設計更短，更容易返工和調整。

另一個缺點是生產成本比ASIC更高，因此一直有在開發階段使用FPGA，然后在設計完成后將ASIC安裝到最終產品上的趨勢。然而，隨著近年來半導體制造技術的進步，FPGA的集成度越來越高，成本越來越低，并且FPGA在最終產品中的應用案例也在不斷增加。

FPGA開發流程與ASIC等其他IC開發流程基本相同。在ASIC開發中，制造部門負責原型制作過程，而在FPGA開發中，FPGA開發人員還進行在實際芯片上實現程序的過程，這對應于ASIC原型。

FPGA開發流程包括以下步驟。

我們編制“規范"，例如FPGA要實現的功能、與包含FPGA的系統上其他部分的接口、時序約束等，并修剪符合規范的FPGA。

邏輯行為是使用VHDL和Verilog-HDL等硬件描述語言來描述的。

進行功能仿真以確保邏輯電路的正確運行。

根據HDL描述生成FPGA上由門組成的邏輯公式，然后優化邏輯公式并生成網表。之后，將各個電路放置在實際的FPGA上，并確定電路之間的布線。這一系列的步驟稱為編譯。

根據布局和布線信息模擬物理延遲時間，并確認滿足時序約束。

將生成的電路數據下載到FPGA。通過這個過程，原本只是一個門陣列的FPGA變成了開發者想要的電路。

操作FPGA并確認不存在功能缺陷或性能不足。運行驗證有兩種方法：將FPGA安裝在評估板上并運行評估模擬，以及將FPGA實際安裝在系統中并運行的實際驗證。由于實際器件驗證所需的驗證時間較短，適合大門規模的FPGA。

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