Campos de aplicación de FPGA (tecnología y aplicaciones de diseño de FPGA)
¿Cuál es el trabajo de FPGA?
El trabajo realizado por FPGA se divide principalmente en parte de hardware y parte de software: los ingenieros de hardware analizan principalmente su estructura interna, el entorno de trabajo y las condiciones de conducción relacionadas de acuerdo con el manual de datos de FPGA para construir la plataforma de hardware que necesitan. tener un buen dominio del inglés, con profundas habilidades eléctricas analógicas y digitales, conocimiento de circuitos y sistemas, integridad de la señal y EMC, y dominio de un software de dibujo;
Los ingenieros de software FPGA son los principales responsables de algunos algoritmos relacionados. y utilizar códigos de software para realizarlo, es necesario dominar una serie de cursos profesionales en esa industria y un lenguaje de programación: lenguaje de descripción de hardware.
FPGA es la abreviatura de matriz de puertas programables en campo. En pocas palabras, es un método para diseñar circuitos digitales lógicos. Aparece como un circuito semipersonalizado en el campo de los circuitos integrados de aplicaciones específicas, que no solo resuelve las deficiencias de los circuitos personalizados, sino que también supera las deficiencias del número limitado de circuitos de puerta de los dispositivos programables originales.
FPGA
Cuestiones básicas
La base de FPGA son los circuitos digitales y el lenguaje VHDL. Para aquellos que quieran aprender bien FPGA, se recomienda tener un. Reserve sobre circuitos digitales junto a su cama, no importa qué versión sea, esta es la base, y saber más al respecto también ayudará a formar ideas para el diseño de hardware. En términos de lenguaje, se recomienda que los principiantes aprendan el lenguaje Verilog. El lenguaje VHDL tiene especificaciones gramaticales estrictas y su depuración es muy lenta. Además, las especificaciones del lenguaje Verilog generalmente son fáciles de leer. , por lo que generalmente se usa en la industria militar. Todos usan VHDL.
Problemas de herramientas
Solo necesita estar familiarizado con algunos de los más utilizados. El entorno de desarrollo QuartusII o ISE es suficiente. Estos dos están básicamente conectados. otro que también es muy fácil. Se recomienda utilizar Modelsim para la simulación funcional. Si está fabricando chips, puede aprender otras herramientas de simulación. Si está fabricando FPGA, Modelsim es suficiente. Synplify se utiliza generalmente como herramienta de síntesis. Si eres principiante, no necesitas preocuparte demasiado por esto, la síntesis Quartus es suficiente.
Cuestiones ideológicas
Para los principiantes, especialmente aquellos que han cambiado del software, el programa diseñado requiere muchos recursos y es lento, y es muy probable que no se pueda integrar, lo que requiere Para que nos familiaricemos con él, los métodos de escritura de algunos módulos fijos y módulos sintetizados están disponibles en muchos libros e introducciones de idiomas. No dé por sentado que utiliza ideas de software para escribir hardware. Al aprender el proceso de desarrollo de FPGA, primero debe estar familiarizado con el diseño del circuito y comprender el proceso de funcionamiento del circuito: el circuito se ejecuta en paralelo.
Problemas habituales
Para aprender FPGA, necesitas practicar más y simular más. SignaltapII es una muy buena herramienta. Se recomienda que puedas ver el valor real de cada señal. Los principiantes deben hacer más por sí mismos, simplemente leer es inútil. En cuanto a la cuestión de los documentos en inglés, si desea aprender todas las funciones de QuartusII, solo necesita leer su manual, que es muy detallado. Para las personas en la industria de TI, la mayoría de las fuentes de conocimiento son documentos en inglés. Léelo con paciencia y ganarás mucho con él.
Problemas de algoritmos
Como ingenieros de FPGA, al final generalmente se especializan en algoritmos. Estos conocimientos básicos se adquieren fácilmente. Si no está preparado para la teoría, solo puede quedarse en aprender FPGA. la etapa primaria. Para los principiantes, el procesamiento de señales digitales es la base y debe comprenderse bien. No es necesario aprender todo para profundizar. Depende de la dirección en la que se dedicará en el futuro, como comunicaciones, procesamiento de imágenes, radar y sonar. , navegación y posicionamiento, etc.
Referencia: Enciclopedia Baidu: FPGA
¿Para qué se utiliza FPGA?
FPGA surgió como un circuito semipersonalizado en el campo de los circuitos integrados de aplicaciones específicas. No solo resuelve las deficiencias de los circuitos personalizados, sino que también supera las deficiencias del número limitado de puertas en el programable original. dispositivos.
El diseño de FPGA no es simplemente una investigación de chips, sino que utiliza principalmente el modelo FPGA para diseñar productos en otras industrias.
A diferencia de ASIC, FPGA se usa ampliamente en la industria de las comunicaciones.
A través del análisis del mercado global de productos FPGA y los proveedores relacionados, combinado con la situación real actual en mi país y los principales productos FPGA nacionales, podemos descubrir la dirección de desarrollo futuro de las tecnologías relacionadas, que tendrán un gran impacto en la mejora general del nivel científico y tecnológico de mi país. Un impulso muy importante.
Información ampliada:
Principio de funcionamiento
FPGA adopta el concepto de matriz de celdas lógicas LCA, que incluye módulo lógico configurable CLB, módulo de entrada y salida IOB e internamente. cableado en tres partes.
Los conjuntos de puertas programables en campo son dispositivos programables. En comparación con los circuitos lógicos y los conjuntos de puertas tradicionales, los FPGA tienen una estructura diferente.
FPGA utiliza pequeñas tablas de búsqueda para implementar lógica combinacional. Cada tabla de búsqueda está conectada a la entrada de un flip-flop D. El flip-flop luego controla otros circuitos lógicos o controla las E/S, formando así una. Módulos de unidad lógica básica que implementan funciones lógicas combinacionales y funciones lógicas secuenciales. Estos módulos están conectados entre sí o a módulos de E/S mediante cables metálicos.
Uso de FPGA:
Es una plantilla de circuito semiacabado, adecuada para editar el diseño utilizando un lenguaje de hardware básico.
Los circuitos lógicos actualmente descritos en lenguajes de descripción de hardware se pueden grabar rápidamente en FPGA para realizar pruebas utilizando software de herramientas de cableado y síntesis lógica.
Se puede completar rápidamente y el diseñador puede modificar repetidamente su lógica interna para corregir errores en el programa.
Por lo tanto, en algunas industrias donde la tecnología se actualiza relativamente rápido, los conjuntos de puertas programables en campo son casi un componente necesario en los sistemas electrónicos, porque el mercado debe capturarse rápidamente antes de que se pueda ofrecer una gran cantidad de productos. En este momento, las ventajas de conveniencia y flexibilidad de FPGA son muy importantes.
Información ampliada:
FPGA tiene una unidad digital de retardo programable y se usa ampliamente en sistemas de comunicación y diversos dispositivos electrónicos, como sistemas de comunicación síncronos y sistemas numéricos de tiempo, etc. El diseño principal Los métodos incluyen el método de línea de retardo CNC, el método de memoria, el método de contador, etc. Entre ellos, el método de memoria se implementa principalmente mediante el uso de RAM o FIFO de FPGA.
El uso de FPGA para leer y escribir datos relacionados con la tarjeta SD se puede programar de acuerdo con las necesidades de algoritmos específicos, y el chip FPGA se puede programar para realizar actualizaciones continuas de las operaciones de lectura y escritura basadas en cambios en la realidad. condiciones. En este modo, sólo se puede utilizar el chip original para controlar eficazmente la tarjeta SD, lo que reduce significativamente el coste del sistema.
Normalmente, la industria de las comunicaciones tiene en cuenta varios factores, como el costo y la operación, en lugares con una gran cantidad de dispositivos terminales, las estaciones base que se utilizan en grandes cantidades son las más adecuadas. cada placa en la estación base requiere el uso de chips FPGA, y los modelos son de gama relativamente alta y pueden manejar protocolos físicos complejos e implementar control lógico.
Enciclopedia Baidu-FPGA
Campos de aplicación de fpga
FPGA tiene una amplia gama de campos de aplicación, como centros de datos, inteligencia artificial, conducción autónoma y comunicaciones. , procesamiento de imágenes y videos, etc.
Las principales áreas de aplicación de fpga/cpld 1. CPLD es más adecuado para completar varios algoritmos y lógica combinacional, y FPGA es más adecuado para completar lógica secuencial. En otras palabras, FPGA es más adecuado para estructuras con flip-flops ricos, mientras que CPLD es más adecuado para estructuras con flip-flops limitados y términos de productos ricos.
2. La estructura de cableado continuo de CPLD determina que su retraso de tiempo sea uniforme y predecible, mientras que la estructura de cableado segmentado de FPGA determina la imprevisibilidad de su retraso.
4. FPGA está más integrado que CPLD y tiene una estructura de cableado e implementación lógica más compleja.
5.CPLD es más cómodo de usar que FPGA. La programación de CPLD adopta la tecnología E2PROM o FASTFLASH, que no requiere chip de memoria externa y es fácil de usar. La información de programación de FPGA debe almacenarse en una memoria externa y el método de uso es complicado.
6.CPLD es más rápido que FPGA y tiene mayor previsibilidad temporal. Esto se debe a que FPGA es programación a nivel de puerta y se utiliza interconexión distribuida entre CLB, mientras que CPLD es programación a nivel de bloque lógico y la interconexión entre sus bloques lógicos está agrupada.