FPGA硬件电路设计规范_fpga硬件电路设计

1.fpga和单片机的区别

2.FPGA工程师主要是做什么 需要具备哪些基本知识

3.与传统的数字电路设计相比,基于FPGA的数字系统设计的优越性在哪些地方

4.fpga和传统逻辑数字电路设计的不同

5.FPGA的应用有哪些

6.FPGA和嵌入式有哪些区别于联系？

FPGA是在PAL、GAL等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。

FPGA设计不是简单的芯片研究，主要是利用 FPGA 的模式进行其他行业产品的设计。 与 ASIC 不同，FPGA在通信行业的应用比较广泛。通过对全球FPGA产品市场以及相关供应商的分析，结合当前我国的实际情况以及国内领先的FPGA产品可以发现相关技术在未来的发展方向，对我国科技水平的全面提高具有非常重要的推动作用。

扩展资料：

FPGA 器件属于专用集成电路中的一种半定制电路，是可编程的逻辑列阵，能够有效的解决原有的器件门电路数较少的问题。FPGA 的基本结构包括可编程输入输出单元，可配置逻辑块，数字时钟管理模块，嵌入式块RAM，布线，内嵌专用硬核，底层内嵌功能单元。

由于FPGA具有布线丰富，可重复编程和集成度高，投资较低的特点，在数字电路设计领域得到了广泛的应用。FPGA的设计流程包括算法设计、代码仿真以及设计、板机调试，设计者以及实际需求建立算法架构，利用EDA建立设计方案或HD编写设计代码，通过代码仿真保证设计方案符合实际要求，最后进行板级调试，利用配置电路将相关文件下载至FPGA芯片中，验证实际运行效果。

fpga和单片机的区别

1、模拟电路和数字电路这两本书仅仅是基础而已，其实在实际应用中，作用并不是很大。现在电子电路集成度很高，很多电路都是依托于芯片的datasheet进行设计的。可以多看下芯片的资料，看看实际电路时如何应用的。

2、各种接口电路和相应的时序需要掌握，如i2c、rs485、PCIE、LOCALBUS、EMIF、HPI、SPI、MII、RGMII、GMII、DDR等等很多，了解这些电路，设计起来也会容易很多。

3、电路布局布线都需要注意的一些注意事项，电子工程师要很明确，不能仅仅是把线连起来就行了。

4、电子工程师，单板的小逻辑是需要自己能搞定的，也是时EPLD或者FPGA，要有相应的设计能力，熟练使用VHDL或者verlog 会给你加分的。

其实硬件工程师要会的东西很多，但是你现在把上面说的东西弄清楚就很花时间了，特别是没有人带的情况下。多动动手是很重要的，可以先学学单片机和FPGA，相应的接口电路在网上就能找到相应的介绍和讲解，一点点累积吧。

FPGA工程师主要是做什么 需要具备哪些基本知识

单片机和FPGA的区别是：

1、FPGA更偏向于硬件电路，是用来设计芯片的芯片（FPGA）。通过硬件编程语言在FPGA芯片上自定义集成电路的过程。

2、单片机偏向于软件，是在已有的固化电路的芯片（单片机）上设计开发。通过软件编程语言描述软件指令在硬件芯片上的执行。

fpga和单片机的特点是：

1、FPGA的特点：

用FPGA设计ASIC电路（专用集成电路），用户不需要投片生产，就能得到合用的芯片。

FPGA可做其它全定制或半定制ASIC电路的中试样片。

FPGA内部有丰富的触发器和I/O引脚。

FPGA是ASIC电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一。

FPGA用高速CMOS工艺，功耗低，可以与CMOS、TTL电平兼容。

2、单片机的特点：

体积小，结构简单。

控制能力强。

低电压，低功耗。

优异的性能、价格比。

与传统的数字电路设计相比,基于FPGA的数字系统设计的优越性在哪些地方

最重要的基础是《数字电路》这门课。

其次是掌握一种硬件描述语言（VHDL或Verilog）。

另外，FPGA工程师做的事本质上是硬件设计，因此需要具备一定的硬件设计知识。

一个合格的FPGA工程师需要掌握：

1.Verilog语言及其于硬件电路之间的关系。

2.器件结构（最好熟练掌握Spartan3，Vertix4系列的器件结构，及其于Verilog行为描述方法的关系。）。

3.开发工具（熟练掌握Synplify,Quartus，ISE,Modelsim)。

4.数字电路（组合电路，触发器，特别是D触发器构成分频器，奇数倍分频占空比为50%

，时序电路，并且能用Verilog语言描叙。）。

5.熟悉FPGA设计流程（仿真，综合，布局布线，时序分析）。

6.熟练掌握估算（特别是slice,lut,ram等的估算）。

7.同步设计原理。

fpga和传统逻辑数字电路设计的不同

FPGA是现场可编程门阵列的简称，可以说它与传统的数字电路设计不可同日而语。FPGA的优越性可以归纳为以下几点：

1、可编程性。FPGA中集成了成千上万的逻辑门，高端的FPGA还有乘累加器、RAM、锁相环等，这些是可以任意使用的，使用起来相当灵活。而且FPGA中的逻辑门并不是像传统的数字电路具有固定的功能，拿Altera的Stratix系列器件来说，每个寄存器（D触发器）都具有同步复位、置位、异步复位、置位和时钟使能，而且这些控制端都是根据用户的设计输入由开发软件自动适配完成的。

2、设计平台的完善。在现有开发平台上可以实现对设计的最初设计和验证，然后可以与FPGA进行联机调试，反复修改设计，最终实现设计任务。比如FPGA的两大巨头Altera和Xilinx都各有一套相当完备且成熟的设计开发平台，囊括了从门级到系统级所有的级别的设计和验证功能。

当前FPGA的发展方向是高密度、大容量和高速，是专门为了实现极其复杂的逻辑控制、高强度的运算而设计的通用可编程IC，可以看作是一种半成品，所以有人说FPGA的缺点是成本高、功耗大。这确实是对的，但这不能成为FPGA的缺点，因为它生下来就不是为了和单片机与ARM去竞争的，在一些小规模的控制领域自然有单片机去实现，智能手机等功耗敏感的终端自然有ARM和DSP，大家各司其职，互不干扰。

FPGA典型的应用可以分为两大方面，一个是单纯作为逻辑器件和运算器件，这种适合于通信信号的处理，因为通信信号的特点是高速、不间断性，这时就可以在FPGA内调用大量的做并行的处理；另一个是在FPGA内部嵌入一个软CPU，形成CPU+DSP的架构，基本上可以代替ARM和DSP，成为一个可编程的片上系统（SOPC），这时就具有了更丰富的功能。当然Xilinx的某些高端的FPGA内部具有硬的CPU，性能更高。

上述完全属于个人即兴发挥，没有查阅任何资料。

FPGA的应用有哪些

FPGA是一大堆逻辑元件的集合体，可以根据用户代码的不同在内部生成不同的电路结构。

ASIC一旦流片，其电路结构就无法更改。两者最大的区别也就是“可编程性”。

一般小的设计常用FPGA实现，设计周期短，容易更改设计，无需介入实际物理层的布局布线，前期投入小，风险也小。而ASIC对质量的把控更严，花费的时间更多，风险也大，若是有一个BUG直到流片后才被发现，轻则多花几个月从RTL重来，重则项目直接报废。但是超大规模的集成电路依靠目前的FPGA很难实现，而且在效率上也不能比过ASIC。

FPGA和嵌入式有哪些区别于联系？

FPGA的应用可分为三个层面：电路设计，产品设计，系统设计

1．电路设计中FPGA的应用

连接逻辑，控制逻辑是FPGA早期发挥作用比较大的领域也是FPGA应用的基石．事实上在电路设计中应用FPGA的难度还是比较大的这要求开发者要具备相应的硬件知识（电路知识）和软件应用能力（开发工具）这方面的人才总是紧缺的，往往都从事新技术，新产品的开发成功的产品将变成市场主流基础产品品设计者应用在不远的将来，通用和专用IP的设计将成为一个热门行业！搞电路设计的前提是必须要具备一定的硬件知识．

2．产品设计

把相对成熟的技术应用到某些特定领域如通讯，，信息处理等等开发出满足行业需要并能被行业客户接受的产品这方面主要是FPGA技术和专业技术的结合问题，另外还有就是与专业客户的界面问题产品设计还包括专业工具类产品及民用产品，前者重点在性能，后者对价格敏感产品设计以实现产品功能为主要目的，FPGA技术是一个实现手段在这个领域，FPGA因为具备接口，控制，功能IP，内嵌CPU等特点有条件实现一个构造简单，固化程度高，功能全面的系统产品设计将是FPGA技术应用最广大的市场，具有极大的爆发性的需求空间产品设计对技术人员的要求比较高，路途也比较漫长不过现在整个行业正处在组建＂首发团队＂的状态，只要加入，前途光明产品设计是一种职业发展方向定位，不是简单的爱好就能做到的！产品设计领域会造就大量的企业和企业家，是一个近期的发展热点和机遇

3．系统级应用

系统级的应用是FPGA与传统的计算机技术结合，实现一种FPGA版的计算机系统如用XilinxV-4, V-5系列的FPGA，实现内嵌POWERPCCPU, 然后再配合各种功能，实现一个基本环境，在这个平台上跑LINIX等系统这个系统也就支持各种标准外设和功能接口（如图象接口）了这对于快速构成FPGA大型系统来讲是很有帮助的。这种＂山寨＂味很浓的系统早期优势不一定很明显，类似ARM系统的境况但若能慢慢发挥出FPGA的优势，逐渐实现一些特色系统也是一种发展方向。若在系统级应用中，开发人员不具备系统的扩充开发能力，只是搞搞编程是没什么意义的，当然设备驱动程序的开发是另一种情况，搞系统级应用看似起点高，但不具备深层开发能力，很可能会变成爱好者。

FPGA和嵌入式的区别与联系：

第一点，从本质上来说。FPGA偏向于硬件电路，单片机偏向于软件编程，嵌入式则是一整套的架构，包含硬件和软件。FPGA设计属于硬件领域，它的硬件是可编程的，用硬件描述语言去实现，就是用写代码来画电路图，代码就是电路图。而单片机和嵌入式则只有软件编程语言去实现，就是用代码来写可执行程序。

第二点，从性质上来说。FPGA属于设计，单片机和线路是都是应用。

第三点，从速度上来说，FPGA由于是硬件电路，运行速度直接取决于晶振速度，并行处理效率高，系统稳定，特别适合高速接口电路。而单片机和嵌入式都是用软件编程语言来实现的，所以是顺序处理。所以相比较而言，FPGA的速度最快。

第四点，从应用上来说。单片机可以做些简单的功能和产品，例如电子表，公交卡，门禁卡，蓝牙耳机，摄像头，电视机盒等等。所有带有数字接口的设备，比如手机，手表，打卡机，复印机，录像机，微波炉，汽车等等，都使用的是嵌入式系统。有些嵌式系统还包含操作系统，但是大多数嵌入式系统都是由单个程序来实现整个控制逻辑。

FPGA可以做通信，软件无线电，图像处理，信号处理等等更复杂的部分。FPGA用的是VHDL或着Verilog HDL语言来编程，灵活性强。由于能够进行编程，除错，再编程等等重复操作，可以充分地进行设计，开发和验证。

当电路有少量改动时，更能显示出FPGA的优势。它的现场可编程能力可以延长产品在市场上的使用寿命，而这种能力可以用来进行系统升级或除错。