首页 > 技术 > 内容

设计FPGA系统的三个基本原则是什么,了解一下

时间:2025-11-30  作者:Diven  阅读:0

一、面积与速度的平衡互换原则

这里的面积指的是FPGA的芯片资源,包括逻辑资源和I/O资源等;这里的速度指的是FPGA工作的最高频率(和DSP或者ARM不同,FPGA设计的工作频率是不固定的,而是和设计本身的延迟紧密相连)。 在实际设计中,使用最小的面积设计出最高的速度是每一个开发者追求的目标,但是“鱼和熊掌不可兼得”,取舍之间展示了一个开发者的智慧。

1.速度换面积

速度优势可以换取面积的节约。面积越小,就意味着可以用更低的成本来实现产品的功能。速度换面积的原则在一些较复杂的算法设计中常常会用到。在这些算法设计中,流水线设计常常是必须用到的技术。在流水线的设计中,这些被重复使用但是使用次数不同的模块将会占用大量的FPGA资源。对FPGA的设计技术进行改造,将被重复使用的算法模块提炼出最小的复用单元,并利用这个最小的高速代替原设计中被重复使用但次数不同的模块。当然,在改造的过程中必然会增加一些其资源来实现这个代替的过程。但是只要速度具有优势,那么增加的这部分逻辑依然能够实现降低面积提高速度的目的。

可以看到,速度换面积的关键是高速基本单元的复用。

2、面积换速度

在这种方法中面积的复制可以换取速度的提高。支持的速度越高,就意味着可以实现更高的产品性能。一些注重产品性能的应用领域可以采用并行处理技术,实现面积换速度。

二。硬件可实现原则

FPGA设计通常会使用HDL语言,比如Verilog HDL或者VHDL。当采用HDL语言来描述一个硬件电路功能的时候,一定要确保代码描述的电路是硬件可实现的。

Verilog HDL语言的语法与C语言很相似,但是之间有着本质的区别。C语言是基于过程的高级语言,编译后可以在CPU上运行。而Verilog HDL语言描述的本身就是硬件结构,编译后是硬件电路。有些语句在C语言的环境中应用是没有问题的,但是在HDL语言环境下就会导致结果不正确或者不理想。如:

for(i=0;i《16;i++)

DoSomething();

在C语言中运行没有任何问题,但是在Verilog HDL的环境下编译就会导致综合后的资源严重浪费。

三、 同步设计原则

同步电路和异步电路是FPGA设计的两种基本电路结构形式。

异步电路的最大缺点是会产生毛刺。同步设计的核心电路是由各种触发器构成的。这类电路的任何输出都是在某个时钟的边沿驱动触发器产生的。所以,同步设计可以很好地避免毛刺的产生。

猜您喜欢


燃气、桥梁、供水、排水、供热、综合管廊等这些重要的基础设施,被形象地称为城市安全生命线,如果将这些设施比作城市的“血管”,那么工业传感器就是监测“血管”安全的神...
2024-08-19 10:04:00
贴片电阻在电子电路中无处不在,识别其型号对于电路分析和维修至关重要。本指南将帮助你快速掌握识别贴片电阻型号的方法。大多数贴片电阻采用三位或四位数码标记,遵循一定...
2024-11-26 11:29:43
电阻作为电子元件中的基础部件,其性能直接影响着整个电路的稳定性和可靠性。FOSAN(富捷电子)作为国内知名的电子元器件供应商,其金属膜电阻系列以高精度、高稳定性...
2014-11-19 17:34:30
熔断器作为保护电路安全的重要元件,受到了越来越多用户的关注。曼宣(Mersen)作为全球知名的电力保护与控制解决方案提供商,其熔断器产品以高品质和多样化型号广受...
2023-09-04 23:03:30
SOT-23(TO-236)是一种广泛应用于电子元件封装的标准形式,尤其在半导体行业中占据重要地位。由于其小型化特性和良好的散热性能,SOT-23封装被广泛应用...
2025-02-24 16:47:17
LFCSP16_3X3MM_EP是应用于电子设备中的封装类型,因其小巧的尺寸和优异的性能而受到青睐。LFCSP代表“无引脚扁平封装”,而“EP”则表示“增强型”...
2025-04-21 00:31:47
二极管是重要的电子元件,其主要功能是允许电流在一个方向上流动,而在另一个方向上阻止电流。正确接线是确保二极管正常工作的关键。本文将详细介绍二极管的正负极接线方法...
2025-04-09 03:00:35
贴片电阻6801代表其阻值为680欧姆,尺寸为0603。 这其中,680代表阻值,单位是欧姆。而1则对应着封装尺寸代码,表示0603,也就是长0.6毫米,宽0....
2024-11-29 10:26:01
雪崩二极管是特殊的半导体器件,应用于电子和电力电子领域。工作原理基于雪崩击穿效应,能够在特定条件下以高效的方式导通电流。雪崩二极管的独特特性使其在许多应用中发挥...
2025-04-03 10:31:07
螺丝批套装是家庭和工作场所不可少的工具,作用多种多样。螺丝批可以轻松地拧紧或松开各种类型的螺丝,帮助我们完成日常维修和组装工作。无论是家具的组装,还是电器的修理...
2015-02-22 00:00:00