FPGA優(yōu)缺點(diǎn)、Verilog HDL與VHDL的優(yōu)缺點(diǎn)

發(fā)布時(shí)間：2011-1-10 16:35 發(fā)布者：李寬

關(guān)鍵詞： FPGA , HDL , verilog , VHDL

Verilog HDL
優(yōu)點(diǎn)：類似C語(yǔ)言，上手容易，靈活。大小寫敏感。在寫激勵(lì)和建模方面有優(yōu)勢(shì)。
缺點(diǎn)：很多錯(cuò)誤在編譯的時(shí)候不能被發(fā)現(xiàn)。

VHDL
優(yōu)點(diǎn)：語(yǔ)法嚴(yán)謹(jǐn)，層次結(jié)構(gòu)清晰。
缺點(diǎn)：熟悉時(shí)間長(zhǎng)，不夠靈活。

FPGA優(yōu)點(diǎn)：
設(shè)計(jì)周期短，靈活。
適合用于小批量系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的可靠性和集成度。

FPGA前景：
1 擁有DSP
2 集成大量硬核、軟核。可以應(yīng)用于多種場(chǎng)合。
3 片上系統(tǒng)

設(shè)計(jì)難點(diǎn)：
1 不同時(shí)鐘域轉(zhuǎn)換
2 高速電路設(shè)計(jì)，信號(hào)完整性
3 降低功耗

隨著現(xiàn)代芯片工藝的改進(jìn)，F(xiàn)PGA的等效系統(tǒng)門達(dá)到到幾百萬(wàn)門，而且工作頻率也隨之提高。FPGA也就大量的在電子產(chǎn)品中出現(xiàn)。在通信行業(yè)，傳輸網(wǎng)，醫(yī)療儀器，各種電子儀器，安防監(jiān)控，電力系統(tǒng)，汽車電子，消費(fèi)類電子中都大面積的使用。隨產(chǎn)品研發(fā)周期的逐步縮短，定制型產(chǎn)品的開發(fā)使FPGA在后面的應(yīng)用面越來(lái)越廣。例如在2G通信，3G通信，以后的4G通信，wimax等等通信類的設(shè)備中它與DSP，MPU一起大量出現(xiàn)在其中。尤其是通信的數(shù)字化，軟件無(wú)線電等概念涌現(xiàn)到電子行業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域，芯片設(shè)計(jì)的工藝的改進(jìn)，45nm工藝的出現(xiàn)，使得FPGA成為必不可少的流行的實(shí)惠的器件。

FPGA 最大的特點(diǎn)就是靈活，實(shí)現(xiàn)你想實(shí)現(xiàn)的任何數(shù)字電路，可以定制各種電路。減少受制于專用芯片的束縛。真正為自己的產(chǎn)品量身定做。在設(shè)計(jì)的過程中可以靈活的更改設(shè)計(jì)。而且它強(qiáng)大的邏輯資源和寄存器資源可以讓你輕松的去發(fā)揮設(shè)計(jì)理念，其并行執(zhí)行，硬件實(shí)現(xiàn)的方式可以應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)中大量的高速電子線路設(shè)計(jì)需求。 FPGA比DSP擁有更快的速度，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的高速邏輯，F(xiàn)PGA比ASIC（專用芯片）有更短的設(shè)計(jì)周期和靈活性，免去昂貴的開版費(fèi)用，而且可以隨時(shí)裁減，增加你想要的功能達(dá)到規(guī)避設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，回避芯片廠商的限制。另外知識(shí)產(chǎn)權(quán)的概念不斷涌現(xiàn)，仿制別人抄襲，F(xiàn)PGA完全讓設(shè)計(jì)的智慧得以保護(hù)。讓公司的利益在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)得到保證。隨FPGA芯片供應(yīng)商的重視和第三方公司的重視，現(xiàn)在有非常現(xiàn)成的IP核被提供，進(jìn)一步縮短設(shè)計(jì)周期縮短，減小開發(fā)成本。現(xiàn)在很多免費(fèi)的軟IP核和硬 IP核的出現(xiàn)更是壓縮了成本。

在目前的電子行業(yè)中真正懂得FPGA設(shè)計(jì)的工程師是非常緊缺的，很多公司要找到合適的FPGA工程師還是要費(fèi)一番周折。那么FPGA設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在什么地方呢？FPGA設(shè)計(jì)的第一條就是要設(shè)計(jì)者做到：你雖然寫的是軟件，但是你是地地道道的硬件工程師！很多工程師都在用軟件的思想在做，忽略了硬件本身。所以第一難點(diǎn)就是缺乏硬件思想的軟件設(shè)計(jì)者。第二難點(diǎn)就是對(duì)時(shí)序電路概念不清晰，很多時(shí)候都知道程序運(yùn)行中的實(shí)際時(shí)序問題。第三個(gè)難點(diǎn)就是對(duì)多時(shí)鐘域的處理。第四個(gè)難點(diǎn)就是不清楚自己所應(yīng)用的FPGA芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。第五個(gè)難點(diǎn)對(duì)開發(fā)軟件沒有真正吃透，只是簡(jiǎn)單的應(yīng)用，常常忽略了其中很中的一些屬性設(shè)置和各個(gè)設(shè)計(jì)階段的報(bào)告。第六個(gè)難點(diǎn)缺乏對(duì)FPGA周邊硬件和所在系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，使設(shè)計(jì)很被動(dòng)。第七個(gè)難點(diǎn)程序設(shè)計(jì)沒有問題，仿真也沒有問題，綜合也沒有問題，但是最后不一定布線通過，布線通過時(shí)序不合格，即使合格在不同環(huán)境下出現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)。

在當(dāng)前的FPGA器件提供商中XILINX和ALTEAR這兩家公司是份額最大的供應(yīng)商，估計(jì)占90%以上。這兩家都有強(qiáng)大的技術(shù)支持，芯片的穩(wěn)定性和產(chǎn)品系列都特別的多。涵蓋了高中低幾個(gè)設(shè)計(jì)層次。如果要追求高可靠比如軍工，航天，強(qiáng)電磁干擾等條件下的設(shè)計(jì)可以考慮ACTEL公司的 FPGA，不過價(jià)格很貴。如果想一味的追求成本可以考慮LATTIC公司的FPGA，就是穩(wěn)定性和相同條件下的布線成功率較差。

在開發(fā)語(yǔ)言方面 VHDL和VORILOG是現(xiàn)在最流行的，其他還有ABEL，SYSTEM C這樣的語(yǔ)言，不過用的較少。VHDL就是語(yǔ)法嚴(yán)格，顯呆板，但是一旦語(yǔ)法檢查通過，程序上出錯(cuò)的機(jī)會(huì)就比較小。VORILOG很靈活，類似C，比較容易上手，語(yǔ)法檢查通過，程序也不一定正確。其實(shí)語(yǔ)言不重要，重要的是設(shè)計(jì)思想。只有這個(gè)兩個(gè)語(yǔ)言中任意掌握一種就可以進(jìn)行設(shè)計(jì)了。

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