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Xilinx Artix-7 FPGA快速入門、技巧與實例連載6——FPGA開發流程

發布時間:2019-4-10 15:04    發布者:rousong1989
Xilinx Artix-7 FPGA快速入門、技巧與實例連載7——FPGA開發技能
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在FPGA技術的應用領域不斷擴展的同時,工程師或開發團隊所需要具備的技能比過去要多得多,甚至也超過了其他任何可編程芯片(如MCUARMDSP)。今天的FPGA工程師可能需要精通系統級的設計、功能定義和劃分、嵌入式處理器實現、DSP算法實現,HDL設計輸入、仿真、設計優化和高速電路板的布局布線以及各種不同的信號接口標準。FPGA工程師可能需要來自系統、軟件和硬件工程的設計技能。
很少有技術像FPGA開發一樣,需要豐富的經驗基礎才能充分利用其技術優勢。FPGA設計是一種整合的技術,要求從不同的設計領域融合多種設計技能。如圖1.34所示,在一些復雜的FPGA開發過程中,極可能涉及到多種交叉的設計技能。
圖1.34 FPGA多種設計技能的交叉
表1.1 FPGA開發所需的各方面技能
  
硬件/DSP設計
  
  
n  板級硬件與接口設計
  
n   DSP算法的硬件實現
  
n  邏輯電路設計
  
n  功耗與去耦設計
  
n  硬件仿真
  
n  板級引腳分配
  
n  硬件模塊調試
  
n  I/O特性的定義
  
n  設計布局
  
n  設計優化權衡
  
n  信號完整性和終端匹配
  
n  FPGA器件和封裝選擇
  
軟件(HDL)設計
  
  
n  HDL語言的設計輸入
  
n  腳本實現自動化處理
  
n  設計測試平臺的開發
  
n  HDL流程設計的配置管理
  
n  設計約束
  
n  支持設計復用
  
系統設計
  
  
n  處理器需求分析
  
n  設計數據流的定義
  
n  處理器架構的選擇
  
n  硬件/軟件實現的權衡
  
n  系統級設計的層次結構定義
  
n  功能劃分和模塊化設計
  
n  系統模塊的集成與接口測試
  
n  系統級測試,調試和驗證
  
軟件/DSP設計
  
  
n  處理器代碼模塊的定義
  
n  代碼的編寫和測試
  
n  DSP算法的軟件實現
  
n  常規的代碼調試和驗證
  
n  在處理器上運行操作系統
  
n  代碼的配置管理
完成一個FPGA工程所需要的設計技能,初看起來似乎非常廣泛。例如,在設計的輸入和仿真階段,用的是HDL,偏重的是軟件;而在設計實現階段,使用的是FPGA器件的物理資源,包含了混合的I/O單元、存儲單元、寄存器、布線和特定功能的電路,這些都是偏重于硬件。
在FPGA開發的各個階段中,往往要求工程師掌握很多設計技能。而在掌握這些技能的同時還需要完成整個設計,這是一件很有挑戰的任務。若能夠擁有一個多學科的設計團隊,就能具備一系列獨特的優勢和經驗,實屬最佳的人力資源方案。可惜,這樣理想的設計團隊往往由于各方面的資源限制,而無法組建。因此,實際的FPGA開發團隊就要求每個成員在項目開發過程中不斷的延伸和拓展新的技能。這就意味著,每個團隊成員都有機會盡可能多地熟悉FPGA開發過程中的各個要素。
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