四大FPGA供应商专家谈FPGA设计诀窍.pdfVIP

四大FPGA供应商专家谈FPGA设计诀窍 　　Actel、Altera、Lattice Semiconductor和Xilinx是目前业界最主要的四大FPGA供应商，为了 帮助中国的应用开发工程师更深入地了解FPGA的具体设计诀窍，我们特别邀请到了Altera系统应用 工程部总监Greg Steinke、Xilinx综合方法经理Frederic Rivoallon、Xilinx高级技术市场工程师 Philippe Garrault、Xilinx产品应用工程部高级经理Chris Stinson、Xilinx IP解决方案工程部总 监Mike Frasier、Lattice Semiconductor应用工程部总监Bertrand Leigh和软件产品规划经理Mike Kendrick、Actel公司硅产品市场总监Martin Mason和应用高级经理Jonathan Alexander为大家传经 授道。 他们将就一系列大家非常关心的关键设计问题发表他们的独到见解，包括：什么是目前FPGA应用工 程师面对的最主要设计问题？如何解决？当开始一个新的FPGA设计时，你们会推荐客户采用什么样 的流程？对于I/O信号分布的处理，你们有什么建议可以提供 给客户？如果你的客户准备移植到另外一个FPGA、ASIC和结构化ASIC之间进行抉择？(下)结构化 ASIC或ASIC，你会建议你的客户如何做？ 　　问：目前FPGA应用工程师面对的最主要设计问题是什么？如何解决？Actel：当用户通过TAP接 口进行JTAG测试或者编程时我们发现了许多问题。与目前最先进应用的逻辑复杂度和速度相比 ，TAP接口和指令集是非常简单和慢速的。这导致用户想当然地认为TAP接口处的信号完整性没有问 题，甚至设计中其他位置的其他信号也适当地进行了端接。虽然数据和时钟速率很慢，但是其边沿 速率和其他任何信号一样快，因此必须进行适当的端接匹配。此外，我们发现很多用户在规划减小 SSO/SSN问题。 　　Altera：功耗、性能优化、调试、接口复杂性、信号完整性和系统复杂度是FPGA开发工程师目 前面临的最主要设计问题。 　　1. 功耗：Quartus II软件的PowerPlay功率分析和优化技术与Stratix III可编程功率技术可以 帮助用户在设计过程中显著减小功耗。 　　2. 性能优化：关注点集中在如何实现FMAX，以及系统级性能(如通过PCI Express接口实现足够 的吞吐量)。Quartus II软件提供精确时序预报的TimeQuest时序分析器允许用户定制系统需求的时 序约束。 　　3. 调试：传统上，工程师会使用一台逻辑分析仪分析待测器件的引脚。不过，由于今天FPGA的 高容量，很多元件可以集成到一个器件中，但逻辑分析仪不能检测到设计内部的信号。SignalTap II逻辑分析仪是一个系统级调试工具，它可在一个系统级可编程芯片(SoPC)上捕获和显示实时的信 号行为，从而为设计师提供了观察系统设计中硬件和软件之间交互的功能。 　　4. 接口复杂性：为了实现更高的性能，系统使用的接口正变得更加复杂(如DDRII SDRAM接口比 以前的SRAM接口要复杂)。Altera提供多种IP核，它们可帮助设计师很轻松实现所需的接口。 　　5. 信号完整性：Altera提供了多种模型(包括HSPICE和IBIS)以及内置片内端接，这些有助于确 保信号正确地从A传输到B。 　　6. 系统复杂度：设计者今天面临的挑战是，尽管开发的系统复杂度越来越大，但分配的开发时 间不会比先前开发较低复杂度项目的少。Altera提供简化系统通用部分设计开发的IP核、系统验证 和板级布局工具，从而允许用户集中全力开发差异化性能。 　　Lattice：1. 满足硬件时序要求。对规格的高级别评估，并判断它是否能满足系统的要求。例 如，如果系统要求是1.2Gbps I/O，但是FPGA I/O只能支持到800Mbps，那么这种FPGA将不能满足系 统速度的要求。 　　2. FPGA设计时序收敛。进行足够的静态时序分析和时序仿真以确保HDL设计满足硬件的时序要 求。拥有已经过实践验证的硬件模块，例如DDR存储器I/O接口和串行/解串器(SERDES)/PCS模块，将 有助于FPGA设计师更轻松地满足时序要求和减轻对软件工具的依赖。我们低成本的 LatticeECP2/M FPGA系列和高端的LatticeSC FPGA系列可以提供这些硬件模块。 　　3. SERDES在系统中的实现：虽然概念上比较简单，但是硬件