作者:gabe moretti，edn 技术编辑

     　　fpga器件不仅提供可与许多asic器件媲美的运行速度和门电路容量，而且促进了eda工具在该市场中的发展。

     　　要点

     　　fpga 提供单片系统设计需要的功能。

     　　多数 fpga 厂商提供自己的开发支持软件。

     　　灵活地以多个厂商的器件为目标的工程师们需要来自传统 eda 厂商的软件工具。　　半导体制造技术的进步是 fpga 普及性提高的主要原因。过去，只要工程师们能够只使用一块 pld 或 fpga 来实现比较简单的胶合逻辑电路，使用具有更大灵活性和更低批量生产成本的asic 器件就是在 ic 上实现特定功能的唯一解决方法。现在，fpga 厂商们正在以 130 纳米和 90 纳米以及1/2间距尺寸来制造器件。这些器件不仅使设计师能实现需要 100 多万个逻辑门的电路，而且还能提供丰富的 ip（知识产权）芯核库，可用以缩短开发时间，降低成本。而与此同时，利用同样的 130 纳米和 90 纳米技术制造的 asic 器件，其 nre（一次性工程）成本却急剧上升。可见，犯一个需要一套新掩模的错误，就会轻易付出 25 ～ 100 万美元的代价，代价大小视错误严重程度而定。

     　　因此，管理人员经常选择使用 fpga 器件，要么是为了实现产品的整个寿命，如果应用系统只需要几万个器件的话，要么是为了制造原型产品和提高批量。一旦批量生产表明一个设计很稳定，工程师们就可以把该设计移植到 asic 器件上。移植一般是很容易的，因为在大多数应用系统中，工程师都不利用器件的现场可编程能力——一度是把这些器件与 pld 区分开的主要特点。fpga 器件之所以有吸引力，乃是因为修改某种实现方法的费用实际上等于工程开发费用。因此，fpga器件允许工程师们使用具有吸引力的调试方法尤其是使用在硬件和软件的集成要求尽可能早地在开发周期内就有硬件原型的嵌入式系统中。fpga 结构中没有标准的微处理器芯核，这曾经严重妨碍工程师把这些器件用于嵌入式软件系统中。但是，从 130 纳米工艺节点开始，altera 公司和 xilinx 公司业已提供了微处理器芯核，arm 公司也已经使其专为 fpga 定制的库中的标准微处理器芯核可供使用。设计师们还需要一个由协处理器和外设 ip 芯核组成的库，以便利用 fpga 器件来实现真正的 soc（单片系统）产品（见附文《嵌入式软件和 fpga：为黄金时间做好准备的搭档》）。

     　　fpga 厂商目前提供的产品的密度和速度，令人信服地使 ip 厂商把他们的产品移植到 fpga上。dsp 芯核和图形显示芯核正变得可供使用。当然，芯核和专有逻辑块在器件内部必须互相通信，而工程师们直到最近才利用总线完成了这项任务。所有三种受欢迎的微处理器芯核，即 altera 公司的 nios 和 arm922t（通过与 arm 公司的许可证协议获得）以及 xilinx公司 的 powerpc（通过与 ibm公司的许可证协议获得），都使用标准的总线。但是，在芯核之间传输数据和控制信息所需的速度，已促使 nallatech 公司开发一种用于 fpga 的更快速通信方法。

     　　根据 nallatech 公司系统应用工程师 craig sanderson 的说法，系统通信可能要花去系统开发时间的 80%。面向 fpga 计算应用系统的 dimetalk 通信开发工具，使开发人员能够部署利用多个 fpga 跨越各个系统的分组网络。设计师可以把接口节点部署在网络内的任何部位，也可插入逻辑块来与外部接口通信。

     　　fpga要在系统设计中广泛运用，剩下的最大障碍就是它们的单位成本。即使大批量生产，一个 fpga 器件的成本也高于用 asic 或结构化 asic 工艺实现的相同设计。但是，某个部件在制造期间的单位成本，在总体产品成本方程中正在失去其重要意义，而伴随每一种工艺技术的使用，开发成本以及与失去市场机会有关的代价正在上升至少一个数量级。同时，asic 和 fpga 之间在器件单位成本方面的差别正在缩小。

     　　厂商提供的工具

     　　自2004年6 月份以来，actel公司、altera公司、lattice公司 和 xilinx公司 都推出了各自软件的新版本。所有 fpga 厂商都把第三方软件装入自己的产品中。eda 厂商为 fpga 厂商提供各自产品的定制版本，这些定制版本一般都没有原始工具的全部功能和能力，这是因为 fpga 厂商可以以相当低的价格提供各自的工具。

     　　actel公司 的理念是把自己的资源集中用在布局布线的后端流程，这就要求深入而清楚地了解体系架构。actel公司 在 1994 年率先推出了面向 fpga 的静态时序分析，