原创 FPGA系统级设计方法

     由于FPGA在逻辑处理方面有很高的速度，并且具有高效、节省内部资源等特点。在数字信号处理中，尤其在逻辑控制方面起到了很大的作用。如今FPGA另一个主要的应用方向就是复杂数学计算的实现，例如浮点运算、三角函数、开方等。

    在电力电子与电力拖动技术中，电机控制器的设计、矢量PWM的产生等都需要复杂的浮点运算以及三角等数学函数。但是鉴于HDL语言不支持浮点等这些运算，在实现这些算法的时候工作量就相当的大了。比如实现一个16bit有符号的减法，需要先判断符号位，然后比较数值为的大小，最好将大数减去或加上小数，然后判断加上符号位，对于复杂的有符号浮点运算以及三角函数的计算工作量将会更大，甚至无法完成。本人曾写过一段两电平矢量PWM控制的程序，涉及开方以及有符号除法运算，简单的几个公式，写了1000多行，虽然最后成功做出来了，但复杂程度真是难以想象，需要将这些运算逐个转换成FPGA善于的乘法、加法及移位操作。虽然FPGA提供了相应的IP核，但是调用一个IP除法核后，我综合了两个小时都没有综合完，实在是太慢了。 现在利用Xilinx公司或Altera公司提供的系统级涉及方法，可以只关注系统的结构，而不必关心具体的算法实现，大大简化了涉及的流程，使涉及速度大大提高。但是系统级设计方法带来的问题是，占用资源比较大，这也是需要更加完善的地方，如果我们采用系统级设计方法涉及整个任务中的一部分，而其他部分采用HDL语言编写，最后在顶层文件中调用，就可以比较好的完成一项任务了。