FPGA現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列的綜合指南

什么是FPGA?

現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列 (FPGA) 是可以在制造后進(jìn)行編程和重新編程以實(shí)現(xiàn)數(shù)字邏輯功能的半導(dǎo)體器件。FPGA 通過(guò)提供可配置為執(zhí)行各種任務(wù)的可編程硬件塊和互連，提供了實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路的獨(dú)特方法。

FPGA 的組件

FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)由多個(gè)關(guān)鍵組件組成，這些組件協(xié)同工作以實(shí)現(xiàn)定制數(shù)字電路的實(shí)現(xiàn)和配置。FPGA 的主要組件有：

可配置邏輯塊 (CLB)： 這些是 FPGA 的基本構(gòu)建塊，包含查找表 (LUT)、觸發(fā)器，有時(shí)還包含專用算術(shù)單元。CLB 可配置為執(zhí)行各種組合和順序邏輯功能。

可編程互連點(diǎn) (PIP)：這些是連接 CLB 和 FPGA 內(nèi)其他組件的可編程開(kāi)關(guān)和接線資源。PIP 允許芯片上不同元件之間的信號(hào)靈活路由和互連。從本質(zhì)上講，晶體管是 FPGA 的基本構(gòu)建模塊，形成 CLB 和 PIP。

輸入/輸出塊 (IOB)：這些是 FPGA 與外部設(shè)備或板上其他組件之間的接口點(diǎn)。IOB 可配置為支持各種信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，使 FPGA 能夠與各種外設(shè)進(jìn)行通信。

Block RAM (BRAM)：這是 FPGA 上可用的片上存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器功能。BRAM 比片外存儲(chǔ)器更快，并且可以以更低的延遲進(jìn)行訪問(wèn)。

數(shù)字信號(hào)處理 (DSP) 塊：這些是專門用于高速執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算(例如乘法和累加)的專用硬件塊。DSP 模塊通常用于信號(hào)處理和濾波應(yīng)用。

時(shí)鐘管理資源：包括鎖相環(huán) (PLL) 和數(shù)字時(shí)鐘管理器 (DCM)，用于在 FPGA 內(nèi)生成、分配和管理時(shí)鐘信號(hào)。這些資源有助于保持整個(gè)設(shè)備的精確定時(shí)和同步。

配置存儲(chǔ)器：這是存儲(chǔ)配置比特流的閃存，它對(duì)FPGA進(jìn)行編程以實(shí)現(xiàn)所需的數(shù)字電路。比特流在啟動(dòng)時(shí)或需要重新編程時(shí)加載到 FPGA 中。

傳統(tǒng)上，代碼被編寫并編譯成在處理器上運(yùn)行的指令。然而，對(duì)于 FPGA，可以使用硬件描述語(yǔ)言 (HDL) 以不同的方式編寫代碼。然后，該代碼被合成到物理硬件模塊中，可以將其配置為直接在 FPGA 上執(zhí)行所需的邏輯功能。FPGA 中的硬件模塊由寄存器和各種類型的邏輯門組成，例如 AND、OR、NOR、NOT、XOR 和 XNOR 門。這些門可以組合起來(lái)創(chuàng)建復(fù)雜的數(shù)字電路。

FPGA 靈活性的關(guān)鍵在于使用查找表 (LUT) 來(lái)實(shí)現(xiàn)邏輯門。這些邏輯塊之間的互連也是可編程的，允許靈活的信號(hào)布線和路由。通過(guò)使這些 LUT 可編程并使用可重新配置的交換結(jié)構(gòu)連接它們，F(xiàn)PGA 可以定制來(lái)執(zhí)行各種任務(wù)。通過(guò)提供可以運(yùn)行用戶所需的任何代碼的單一設(shè)備，F(xiàn)PGA 已在從原型設(shè)計(jì)到高性能計(jì)算的各種應(yīng)用中變得流行。

HDL 語(yǔ)言：VHDL 和 Verilog

硬件描述語(yǔ)言 (HDL) 用于描述高抽象級(jí)別的數(shù)字電路。FPGA 設(shè)計(jì)中使用的兩種主要 HDL 是 VHDL 和 Verilog。

VHDL：VHDL(VHSIC 硬件描述語(yǔ)言)是一種強(qiáng)類型、詳細(xì)的語(yǔ)言，提供高級(jí)抽象，使編寫復(fù)雜設(shè)計(jì)變得更加容易。它廣泛應(yīng)用于歐洲以及航空航天和國(guó)防等行業(yè)。

Verilog：Verilog 是一種更簡(jiǎn)潔的、類似 C 的語(yǔ)言，在美國(guó)和商業(yè)領(lǐng)域很流行。與 VHDL 相比，它的抽象級(jí)別較低，這使得復(fù)雜設(shè)計(jì)更具挑戰(zhàn)性，但也可以更好地控制設(shè)計(jì)。

這兩種語(yǔ)言都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，VHDL 和 Verilog 之間的選擇通常取決于個(gè)人喜好或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

為了更好地理解其中的差異，讓我們看一下將兩個(gè)數(shù)字相加的 Python 代碼：

在Python中，代碼是用高級(jí)語(yǔ)言編寫的，該語(yǔ)言抽象了底層硬件的細(xì)節(jié)。函數(shù) add_numbers 接受兩個(gè)輸入參數(shù) a 和 b，并返回它們的和。該代碼由處理加法運(yùn)算的處理器執(zhí)行。

現(xiàn)在，讓我們看一下將兩個(gè)數(shù)字相加的簡(jiǎn)單 Verilog 代碼：

在此 Verilog 代碼中，我們定義了一個(gè)名為 Adder 的模塊，該模塊具有兩條 4 位輸入線 A 和 B，以及一條 4 位輸出線 Sum。該代碼描述了使用分配語(yǔ)句將兩個(gè)數(shù)字相加的數(shù)字電路的行為，該分配語(yǔ)句利用 FPGA 的可編程邏輯資源直接在硬件中執(zhí)行。結(jié)果是設(shè)計(jì)用于將兩個(gè) 4 位數(shù)字相加的定制電路。

兩種方法之間的主要區(qū)別在于，Python 代碼由處理器順序執(zhí)行，而 Verilog 代碼描述了使用 FPGA 直接在硬件中實(shí)現(xiàn)的數(shù)字電路。這意味著基于 FPGA 的加法器可以并行執(zhí)行加法運(yùn)算，并且與執(zhí)行 Python 代碼的處理器相比，速度通常更快。然而，Python提供了更多的靈活性和易用性，而Verilog則需要對(duì)數(shù)字電路設(shè)計(jì)和FPGA資源有更深入的了解。

FPGA的優(yōu)點(diǎn)

與其他技術(shù)相比，F(xiàn)PGA 具有多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，包括：

靈活性：FPGA可以重新編程以實(shí)現(xiàn)不同的功能，使其適合廣泛的應(yīng)用。

快速原型設(shè)計(jì)：FPGA 允許設(shè)計(jì)人員快速測(cè)試和迭代其設(shè)計(jì)，從而縮短上市時(shí)間。

并行性：FPGA 可以同時(shí)執(zhí)行多個(gè)任務(wù)，這可以提高某些應(yīng)用的性能。

定制：FPGA 可以創(chuàng)建滿足特定要求的專用硬件，通?？梢詢?yōu)化性能并降低功耗。

可重新配置性：FPGA 可以在現(xiàn)場(chǎng)重新配置，從而無(wú)需更換整個(gè)硬件即可進(jìn)行更新、錯(cuò)誤修復(fù)或功能添加。

更低的 NRE 成本：FPGA 開(kāi)發(fā)不需要與定制 ASIC 設(shè)計(jì)相關(guān)的高額一次性工程 (NRE) 成本，這使得它們更適合小規(guī)模生產(chǎn)或概念驗(yàn)證項(xiàng)目。

可擴(kuò)展性：FPGA 設(shè)計(jì)可以根據(jù)要求輕松擴(kuò)展或縮小，從而實(shí)現(xiàn)高效的資源利用和經(jīng)濟(jì)高效的解決方案。

安全性：FPGA 可以通過(guò)基于硬件的加密和安全啟動(dòng)功能提供更高的安全性，與基于軟件的實(shí)現(xiàn)相比，這些功能更難以篡改。

模擬和數(shù)字接口：FPGA 可以與各種模擬和數(shù)字外設(shè)連接，從而簡(jiǎn)化系統(tǒng)集成并允許不同組件之間的無(wú)縫通信。

壽命長(zhǎng)：基于 FPGA 的設(shè)計(jì)通常比 ASIC 具有更長(zhǎng)的壽命，因?yàn)樗鼈兛梢愿潞椭匦戮幊桃赃m應(yīng)不斷發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)。

設(shè)計(jì)重用：IP 核和之前開(kāi)發(fā)的 FPGA 設(shè)計(jì)可以輕松重用并集成到新項(xiàng)目中，從而減少開(kāi)發(fā)時(shí)間和工作量。

FPGA的缺點(diǎn)

與 ASIC 和微控制器等其他技術(shù)相比，F(xiàn)PGA 有一些缺點(diǎn)。一些缺點(diǎn)包括：

成本：FPGA 可能比微控制器或 ASIC 更昂貴，特別是對(duì)于大批量生產(chǎn)。對(duì)于大批量來(lái)說(shuō)，F(xiàn)PGA 的單位成本通常高于 ASIC 或微控制器。

功耗：FPGA 通常比 ASIC 和微控制器消耗更多的功耗，這可能是功耗敏感應(yīng)用中的一個(gè)問(wèn)題。

設(shè)計(jì)復(fù)雜性：FPGA 的設(shè)計(jì)過(guò)程可能比微控制器更復(fù)雜，需要硬件設(shè)計(jì)、HDL、綜合和布局布線工具方面的專業(yè)知識(shí)。

性能限制：雖然 FPGA 提供并行性并且可以為某些任務(wù)提供高性能，但對(duì)于某些應(yīng)用，它們可能不如 ASIC 快，因?yàn)?ASIC 是針對(duì)特定用途定制設(shè)計(jì)的，并且可以針對(duì)性能進(jìn)行高度優(yōu)化。

尺寸：FPGA 可能比同等的 ASIC 或微控制器更大，因?yàn)樗鼈儼糜诳删幊绦院椭匦屡渲玫念~外資源。

配置時(shí)間：FPGA 需要在啟動(dòng)時(shí)進(jìn)行配置，這可能會(huì)導(dǎo)致啟動(dòng)時(shí)間比 ASIC 和微控制器更長(zhǎng)。

FPGA、ASIC、PLD、微控制器

FPGA、專用集成電路(ASIC)、可編程邏輯器件(PLD)和微控制器都是用于實(shí)現(xiàn)數(shù)字邏輯功能的技術(shù)，但它們?cè)诟鱾€(gè)方面有所不同。讓我們對(duì)這些技術(shù)進(jìn)行比較和對(duì)比：

FPGA：如前所述，F(xiàn)PGA 是可重新編程的，因此適合廣泛的應(yīng)用。它們提供高性能和并行性，但與 ASIC、PLD 和微控制器相比更昂貴且耗電。

ASIC：ASIC 是針對(duì)特定應(yīng)用定制的，可優(yōu)化性能和功耗。然而，它們的前期成本高、開(kāi)發(fā)時(shí)間長(zhǎng)，并且缺乏 FPGA 和 PLD 的靈活性，因此適合大批量生產(chǎn)。

PLD：PLD包括復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD)和簡(jiǎn)單可編程邏輯器件(SPLD)，是類似于FPGA的可重構(gòu)硬件，但復(fù)雜性較低，資源較少。它們非常適合更簡(jiǎn)單的數(shù)字設(shè)計(jì)，并且可以提供比 FPGA 更低的成本和功耗，但可能缺乏 FPGA 對(duì)于更復(fù)雜應(yīng)用的性能和靈活性。

微控制器：微控制器是具有集成內(nèi)存、處理和輸入/輸出功能的通用計(jì)算設(shè)備。它們通常比 FPGA 和 PLD 速度慢且并行性較差，但更便宜、功耗更低并且更易于開(kāi)發(fā)。

總之，F(xiàn)PGA 提供靈活性和并行性，ASIC 提供優(yōu)化的性能和功耗，PLD 提供簡(jiǎn)單性和成本效益，而微控制器經(jīng)濟(jì)高效且易于開(kāi)發(fā)。技術(shù)的選擇取決于應(yīng)用的具體要求以及性能、功耗、開(kāi)發(fā)時(shí)間和成本之間所需的權(quán)衡。

FPGA 設(shè)計(jì)流程和方法

在本節(jié)中，我們將探討 FPGA 設(shè)計(jì)流程，包括設(shè)計(jì)流程、硬件描述語(yǔ)言、寄存器傳輸級(jí) (RTL) 設(shè)計(jì)、綜合、實(shí)現(xiàn)以及測(cè)試和調(diào)試。

設(shè)計(jì)流程概述

FPGA 設(shè)計(jì)流程由幾個(gè)步驟組成，指導(dǎo)設(shè)計(jì)人員從概念到功能齊全的 FPGA 實(shí)現(xiàn)。這些步驟包括：

設(shè)計(jì)輸入： 設(shè)計(jì)人員使用 VHDL 或 Verilog 等 HDL 創(chuàng)建所需數(shù)字電路的高級(jí)表示。

RTL 設(shè)計(jì)和仿真：HDL 代碼被轉(zhuǎn)換為 RTL 表示，然后進(jìn)行仿真以驗(yàn)證功能和性能。

綜合：RTL 設(shè)計(jì)被轉(zhuǎn)換為門級(jí)網(wǎng)表，即使用門和觸發(fā)器的數(shù)字電路的表示。

實(shí)現(xiàn)：門級(jí)網(wǎng)表映射到 FPGA 的資源，包括 CLB、DSP 切片和可編程互連。此步驟包括布局布線和比特流生成。

測(cè)試和調(diào)試：使用仿真工具、測(cè)試平臺(tái)或目標(biāo)硬件對(duì) FPGA 器件進(jìn)行測(cè)試和調(diào)試，以確保正確的功能和性能。

在整個(gè)設(shè)計(jì)流程中，使用各種工具和軟件來(lái)促進(jìn) FPGA 設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)、仿真、綜合和實(shí)現(xiàn)。

RTL 設(shè)計(jì)與仿真

RTL 設(shè)計(jì)是數(shù)字電路的中間表示形式，重點(diǎn)關(guān)注寄存器之間的數(shù)據(jù)流以及對(duì)該數(shù)據(jù)執(zhí)行的操作。RTL 仿真用于在進(jìn)入綜合和實(shí)現(xiàn)階段之前驗(yàn)證設(shè)計(jì)的功能和性能。

常見(jiàn)的RTL仿真工具包括ModelSim、XSIM和VCS。這些工具允許設(shè)計(jì)人員執(zhí)行功能和時(shí)序仿真，這有助于在設(shè)計(jì)過(guò)程的早期識(shí)別和修復(fù)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和性能瓶頸。

綜合與實(shí)施

在綜合階段，RTL 設(shè)計(jì)被轉(zhuǎn)換為門級(jí)網(wǎng)表，它代表使用門和觸發(fā)器的數(shù)字電路。此過(guò)程涉及優(yōu)化面積、速度和功耗的設(shè)計(jì)。常見(jiàn)的綜合工具包括 Xilinx Vivado、Intel Quartus 和 Synopsys Design Compiler。

實(shí)現(xiàn)階段涉及將門級(jí)網(wǎng)表映射到 FPGA 的資源，例如 CLB、DSP 切片和可編程互連。此步驟包括布局布線(確定 FPGA 上設(shè)計(jì)元素的物理位置)和比特流生成(創(chuàng)建配置 FPGA 的二進(jìn)制文件)。實(shí)現(xiàn)工具包括 Xilinx Vivado 和 Intel Quartus。EDA(電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化)工具在 FPGA 設(shè)計(jì)流程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，可協(xié)助設(shè)計(jì)人員完成所有任務(wù)，包括綜合、布局、布線和驗(yàn)證。

測(cè)試和調(diào)試 FPGA 設(shè)計(jì)

測(cè)試和調(diào)試是 FPGA 設(shè)計(jì)過(guò)程中的關(guān)鍵步驟，確保設(shè)計(jì)正確運(yùn)行并滿足性能要求。常見(jiàn)的測(cè)試方法包括：

仿真：使用仿真工具在虛擬環(huán)境中測(cè)試設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)更快、更可控的測(cè)試。

在線測(cè)試：在測(cè)試平臺(tái)或目標(biāo)硬件上測(cè)試 FPGA 設(shè)計(jì)，通常使用邏輯分析儀或示波器來(lái)監(jiān)控信號(hào)并識(shí)別問(wèn)題。

調(diào)試 FPGA 設(shè)計(jì)涉及識(shí)別和修復(fù)與功能、性能和資源使用相關(guān)的問(wèn)題。調(diào)試的最佳實(shí)踐包括：

使用描述性信號(hào)和變量名稱來(lái)提高代碼可讀性。

采用模塊化設(shè)計(jì)方法，將設(shè)計(jì)分解為更小、更易于管理的組件。

利用仿真工具和在線測(cè)試來(lái)識(shí)別和隔離問(wèn)題。

通過(guò)遵循 FPGA 設(shè)計(jì)流程并采用測(cè)試和調(diào)試的最佳實(shí)踐，設(shè)計(jì)人員可以創(chuàng)建滿足其特定應(yīng)用要求的高質(zhì)量 FPGA 設(shè)計(jì)。

FPGA 設(shè)計(jì)實(shí)例和應(yīng)用

在本節(jié)中，我們將探討 FPGA 設(shè)計(jì)的各種示例和應(yīng)用。

使用 FPGA 的數(shù)字信號(hào)處理 (DSP)

DSP 是對(duì)數(shù)字信號(hào)(例如音頻、視頻或傳感器數(shù)據(jù))的處理和分析。由于其并行性和靈活性，F(xiàn)PGA 非常適合 DSP 任務(wù)?；?FPGA 的 DSP 應(yīng)用的一些示例包括：

音頻處理：FPGA 可用于音頻效果、均衡、降噪和壓縮。

圖像處理：FPGA 可以執(zhí)行實(shí)時(shí)圖像處理任務(wù)，例如邊緣檢測(cè)、濾波和對(duì)象識(shí)別。

軟件定義無(wú)線電 (SDR)：FPGA 可用于實(shí)現(xiàn)各種無(wú)線電通信協(xié)議，從而實(shí)現(xiàn)高度可定制和適應(yīng)性強(qiáng)的無(wú)線電系統(tǒng)。

基于 FPGA 的人工智能 (AI) 機(jī)器學(xué)習(xí) (ML)

FPGA 在 AI 和 ML 應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用，具有低延遲、高吞吐量和能源效率等優(yōu)勢(shì)?；?FPGA 的機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能項(xiàng)目的一些示例包括：

深度學(xué)習(xí)加速器： 與傳統(tǒng)的基于CPU和GPU的解決方案相比，F(xiàn)PGA可用于加速深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練和推理，提高性能并降低功耗。

邊緣人工智能：FPGA 支持邊緣人工智能處理，減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫说男枨?，并提高隱私性和安全性。

定制 AI 硬件：FPGA 允許實(shí)施針對(duì)特定應(yīng)用量身定制的定制 AI 算法，從而優(yōu)化性能和功效。

網(wǎng)絡(luò)和通信中的 FPGA

FPGA 廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)和通信系統(tǒng)，具有高性能、靈活性和適應(yīng)性?；?FPGA 的網(wǎng)絡(luò)和通信項(xiàng)目的一些示例包括：

網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和路由器：FPGA可用于實(shí)現(xiàn)高性能、低延遲的以太網(wǎng)交換機(jī)和路由器，實(shí)現(xiàn)更快、更高效的數(shù)據(jù)傳輸。

光通信：FPGA可用于光通信系統(tǒng)，例如密集波分復(fù)用(DWDM)，以實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸和信號(hào)處理。

無(wú)線通信：FPGA可用于實(shí)現(xiàn)各種無(wú)線通信協(xié)議，例如5G、Wi-Fi和藍(lán)牙，從而實(shí)現(xiàn)可定制和適應(yīng)性強(qiáng)的通信系統(tǒng)。

總之，F(xiàn)PGA 是多功能且功能強(qiáng)大的設(shè)備，可用于從數(shù)字信號(hào)處理到機(jī)器學(xué)習(xí)和網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用，其中微處理器的功能可能超出所需。通過(guò)利用 FPGA 的獨(dú)特功能，設(shè)計(jì)人員可以為各種行業(yè)和用例創(chuàng)建創(chuàng)新的高性能解決方案。

FPGA 設(shè)計(jì)最佳實(shí)踐

在本節(jié)中，我們將討論 FPGA 設(shè)計(jì)的一般最佳實(shí)踐，重點(diǎn)關(guān)注代碼可讀性、模塊化以及優(yōu)化性能、功耗和資源使用設(shè)計(jì)的技術(shù)。

代碼可讀性和模塊化

保持代碼可讀性和模塊化對(duì)于高效 FPGA 設(shè)計(jì)至關(guān)重要。通過(guò)遵循這些實(shí)踐，您可以提高設(shè)計(jì)的可維護(hù)性和可擴(kuò)展性：

描述性命名：為信號(hào)、變量和模塊使用有意義的名稱，使代碼更易于理解。

注釋：包括注釋來(lái)解釋代碼的目的和功能，特別是對(duì)于復(fù)雜或不明顯的操作。

模塊化： 將您的設(shè)計(jì)分解為更小、更易于管理的模塊或組件。這種方法使調(diào)試、維護(hù)和重用代碼變得更加容易。

優(yōu)化 FPGA 設(shè)計(jì)的性能、功耗和資源使用

優(yōu)化 FPGA 設(shè)計(jì)可以幫助您在性能、功耗和資源使用之間實(shí)現(xiàn)所需的平衡。一些優(yōu)化技術(shù)包括：

流水線：將復(fù)雜的操作分解為較小的階段并并行處理它們，以提高吞吐量并減少延遲。

資源共享：重復(fù)使用硬件資源(例如乘法器、轉(zhuǎn)換器或內(nèi)存塊)進(jìn)行多個(gè)操作，以節(jié)省面積和功耗。

時(shí)鐘門控：禁用設(shè)計(jì)中未使用或空閑部分的時(shí)鐘域信號(hào)，以降低動(dòng)態(tài)功耗。

除了這些技術(shù)之外，請(qǐng)務(wù)必利用綜合和實(shí)現(xiàn)工具(例如 Xilinx Vivado 和 Intel Quartus)提供的優(yōu)化功能。這些工具可以幫助您根據(jù)特定的設(shè)計(jì)要求和限制獲得最佳的結(jié)果。

通過(guò)遵循 FPGA 設(shè)計(jì)的最佳實(shí)踐并采用優(yōu)化技術(shù)，您可以創(chuàng)建滿足特定應(yīng)用需求的高質(zhì)量、高效的設(shè)計(jì)。

常見(jiàn)問(wèn)題 (FAQ)

使用 FPGA 的主要優(yōu)點(diǎn)是什么?

FPGA 提供靈活性、可重編程性、并行性和快速原型設(shè)計(jì)功能，使其適合廣泛的應(yīng)用。

如何為我的項(xiàng)目選擇合適的 FPGA?

為您的項(xiàng)目選擇 FPGA 時(shí)，請(qǐng)考慮 FPGA 系列、FPGA 供應(yīng)商、資源要求、性能需求和成本等因素。

我可以將 FPGA 用于機(jī)器學(xué)習(xí)和 AI 應(yīng)用嗎?

是的，F(xiàn)PGA 可用于機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能應(yīng)用，提供低延遲、高吞吐量和能源效率。

VHDL 和 Verilog 之間有什么區(qū)別?

VHDL 是一種強(qiáng)類型、冗長(zhǎng)的語(yǔ)言，具有較高的抽象級(jí)別，而 Verilog 是一種更簡(jiǎn)潔、類似 C 的語(yǔ)言，具有較低的抽象級(jí)別。VHDL 和 Verilog 之間的選擇通常取決于個(gè)人喜好或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

開(kāi)始 FPGA 設(shè)計(jì)需要哪些工具和軟件?

要開(kāi)始 FPGA 設(shè)計(jì)，您需要 HDL 編輯器、仿真工具(例如 ModelSim、XSIM)、綜合工具(例如 Xilinx Vivado、Intel Quartus)和實(shí)現(xiàn)工具(例如 Xilinx Vivado、Intel Quartus)。

結(jié)論

在這本綜合指南中，我們探討了 FPGA 設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)、設(shè)計(jì)流程、各種應(yīng)用以及創(chuàng)建高效、高質(zhì)量設(shè)計(jì)的最佳實(shí)踐。通過(guò)了解 FPGA 的工作原理并利用其提供的獨(dú)特功能，設(shè)計(jì)人員可以為各種行業(yè)和用例創(chuàng)建創(chuàng)新的解決方案。