原创 FPGA开发——何去何从？

   接触FPGA开发有半年多的时间，却有颇多感触。

   不相信FPGA会有什么高手，今天才发现错了。

   http://blog.ednchina.com/riple/39653/message.aspx

       做FPGA绝不能仅停留在写几句vhdl语言，用LPM或IP搭建系统这个阶段。摸索了这些时间，大概明确了今后努力的方向可能有:
       (1)系统时序分析，理解各种约束条件及其建立方法，并在实际的问题中得以运用；
       (2)实现数字信号处理算法
             学习理解常用的数字信号处理算法，在FPGA内部构建基于各种算法的数字信号处理模块；
       (3)理解不同编码风格对FPGA编译结果的影响，学会分析RTL……

01/09/2010 再谈FPGA设计方向<?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />      01/09/2010 tianhangchen@gmail.com
（1）逻辑设计

由于FPGA可通过软件开发的方式灵活定制硬件电路，使得FPGA在逻辑设计得到了非常广泛的应用，简单的如基本的输入输出IO接口，复杂的到嵌入式MCU的构建（如功能完整的8051软核）。该方向的应用十分广泛，几乎所有的peripheral（如UART、SPI、Timer）和接口（ISA、PCI、USB）均可在FPGA中实现。

此学习阶段，应注重对基本逻辑电路的理解，以及HDL语言至硬件电路的综合过程，形成良好的代码风格。
（2）DSP算法设计

相对于通用的DSP处理器件，FPGA的并行处理能力使其可在同一时间处理大量不同的任务，在涉及到高带宽复杂计算时可以将DSP中的重复算法和算法中对速率要求严格的部分集成到FPGA中去处理。<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

1）算法的描述和分解

   算法简化：发现某个计算方法的规律性，重新构建计算过程，降低计算复杂度，以获得更高的计算效率。

   exp1：离散傅里叶变换————>快速傅里叶变换

   N阶傅里叶变换的复杂度由N²减小到Nlog₂N

   exp2：卷积运算

   直接在时域计算卷积————>DFT，计算频域的乘积，IDFT

   算法分解：主要子系统

2）硬件结构的描述和分解：数据流+控制流

3）编译控制（算法和硬件结构的映射）

   最好性能、最小资源、最小功耗、最小成本、最小体积准则等

   将计算资源和算法匹配

   结构和算法的映射过程，是把一个独立于实现和独立于时间的抽象层次上描述的正确算法，映射到把处理器资源以及资源中的事件序列进行具体分配、独立于时间的系统。因此，要从独立于结构和时间的算法描述开始，得到依赖于结构和时间的描述。

4）硬件性能估计与测试（实时性、延时、模块间通信带宽等）

实际上，相对于FPGA逻辑设计而言，DSP设计者需要将精力主要集中在算法的理解和对FPGA资源特性具有针对性的简化上，同时对并行处理、流水线处理甚至是处理器的体系结构有一定的了解。

随着FPGA日益凸显的性能以及日益增强的DSP处理需求，FPGA在DSP设计应用也逐渐成熟，系统级设计工具及开发方法也逐渐涌现，常见的如System Generator for DSP（Xinlinx）、DSP Builer（Altera）、matlab/simulink、synplify DSP等，下图为DSP Builder设计流程。

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图 DSP Builder设计流程

（3）时序分析及处理
（4）仿真及验证

（5）SOPC