用FPGA創(chuàng)下一代新爆品為何是大趨勢

用FPGA創(chuàng)下一代新爆品為何是大趨勢在一個領域中，如果唯一不變的就是變化，不需要對電子技術和設計方法的發(fā)展變化做多少回顧，就能見證到變化是如何使設計工程師能夠創(chuàng)建出下一代創(chuàng)新產品。微處理器得到大規(guī)模應用后，價廉物美的新技術為基于軟件的革新性電子產品設計打開了大門，這就是一個很好的例子。簡言之，把設計的主要元素——在這兒是控制“智能”——轉入到軟件領域后，設計工程師就可以在更短時間內創(chuàng)建出更好、更智能、更廉價的產品。這個變化意味著嵌入式軟件開發(fā)人員是當今定義電子產品功能和特性的主要推動者，并且最終要把硬件生產出來。該方法的成功因素在于減少硬件復雜度和把設計的控制元素轉變到可編程領域帶來的開放靈活性。把軟件設計提升一個水平現(xiàn)在大容量、低成本可編程器件的到來給電子產品設計的發(fā)展帶來了同樣的希望，因為在軟件領域定義系統(tǒng)硬件本身已經成為可能，比如大容量FPGA這樣的大規(guī)模器件對滿足這一需求十分理想。這些期間一般可用于構建系統(tǒng)外設邏輯功能塊的大件部分，包括總線接口、I/O塊、甚至內存。把大量邏輯引入FPGA領域對硬件開發(fā)具有深遠影響，并為‘軟’設計的新時代打開了一扇大門，這為設計提供了前所未有的靈活性，同時具有減少板級尺寸和復雜性的無窮潛力。雖然它具有對電子產品開發(fā)過程起到革命性作用的潛力，但多數(shù)嵌入式軟件開發(fā)人員仍像以前一樣工作——在設計流程的開始階段選擇分立的硬件處理器、創(chuàng)建物理平臺，然后寫軟件使用該平臺。人們在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的“軟”硬件領域缺乏探索，主要原因在于缺少讓C程序員在可編程硬件級發(fā)揮技巧的工具。確實，當前多數(shù)FPGA設計流主要都來自芯片設計領域，需要非常專業(yè)的技巧。要超越FPGA膠合邏輯應用需要更廣闊的視野，包括充分利用可編程器件，把盡可能多的硬件引入到軟領域中。這包括引入處理器功能本身，現(xiàn)在FPGA內的軟處理器正越來越多地轉變成嵌入式平臺。從根本上說，改用帶FPGA的軟處理器會帶來結構靈活性、板卡尺寸更小、更簡單的優(yōu)點，但深層次的應用會帶來更吸引人的優(yōu)點。當利用FPGA的可編程特性獲得處理器頂層的抽象層時，就為嵌入式開發(fā)人員打開了無限可能，——不僅在軟件中實現(xiàn)抽象級設計，而且在硬件中也實現(xiàn)了。試想這樣一個系統(tǒng)：處理器通過可配置硬件（本質上是一個硬件包裹）與其內存和外設連接——這就抽象了處理器的接口。簡單地對FPGA重新編程就改變了硬件包裹，系統(tǒng)設計師可以輕易地改變處理器內核，甚至在硬的或軟的處理器之間轉換，無需修改其他系統(tǒng)硬件。從系統(tǒng)的角度來看，所有處理器都是相似的，這就簡化了硬件設計流程。當然，把這延伸到應用軟件領域也需要可以在處理器之間提供C級別兼容性的編譯器?；贔PGA開發(fā)平臺擁有諸多的優(yōu)點，各大廠商都有在布局FPGA作為“中國強芯”戰(zhàn)略產品的重頭戲之一，國內FPGA廠商高云半導體、同創(chuàng)國芯（屬于紫光集團）、上海安路科技等。致力于開發(fā)國產FPGA解決方案并推動其產業(yè)化的高云半導體，通用LVDS變速箱接口IP實現(xiàn)了內部邏輯和外部接口之間時鐘頻率和數(shù)據(jù)位寬的切換，并保證數(shù)據(jù)吞吐量守恒，同時支持發(fā)送功能和接收功能，高云所有FPGA芯片收發(fā)變速箱切換比例都支持1：1、1：2、1：4、1：7、1：8和1：10。此外GW1N-6/9器件還支持1：16切換比例。針對隨路時鐘和隨路數(shù)據(jù)相位關系的不同需求，高云通用LVDS變速箱接口解決同時支持邊沿對齊方式和中間對齊方式。高云FPGA芯片提供專用的單元模塊用于構建高速LVDS接口，可根據(jù)特定的帶寬、對齊方式、收發(fā)功能以及切換比例需求，整合單元模塊并協(xié)同工作實現(xiàn)相應的功能。高云產品應用經理徐才先生表示，“TCON市場應用，通過FPGA控制液晶屏的時序動作，將輸入視頻信號如LVDS信號，轉換成數(shù)據(jù)驅動電路所用的形式如Mini-LVDS或者RSDS信號，傳遞到數(shù)據(jù)驅動電路，控制數(shù)據(jù)驅動電路適時開啟，高云FPGA芯片在LVDS差分引腳數(shù)以及LVDS接口性能方面恰與TCON市場需求相契合?！备咴仆ㄓ肔VDS變速箱接口IP，參考設計及開發(fā)板支持GW1N-4KFQPF144封裝FPGA芯片對接通用LVDS接收信號以及mini-LVDS發(fā)送信號，后續(xù)升級版會支持GW2A系列FPGA芯片，進一步提升LVDSI/O接口性能。國外方面，Xilinx、Altera、Lattice、Microsemi4家公司手握9000余項專利，幾乎壟斷這個市場。不難發(fā)現(xiàn)，自FPGA問世以來，在復雜邏輯電路以及數(shù)字信號處理領域中扮演著越來越重要的角色，憑借性能、上市時間、成本、穩(wěn)定性和長期維護方面的優(yōu)勢，在通信、醫(yī)療、工控和安防等領域占有一席之地，在過去幾年也有極高的增長率。而近幾年，由于云計算、高性能計算和人工智能的繁榮，擁有先天優(yōu)勢的FPGA的關注度更是到達了前所未有的高度。加之人工智能是當前整個科技產業(yè)探索的未來方向，也是互聯(lián)網(wǎng)領域的下一個浪潮。芯片處于的人