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1、FFPPGAGA系系统设计与应用统设计与应用www.farsight.com.cnwww.FPGADev.com华清远见内容大纲vAltera的FPGA体系结构简介vAltera的FPGA选型策略v嵌入式逻辑分析工具SignalTAPII的使用v基于CPLD的FPGA配置方法华清远见FPGA技术的发展历史和动向电子器件：存储器、处理器和逻辑器件v存储器器件保存随机信息（电子数据表或数据库的内容）；v处理器执行软件指令，以便完成各种任务（运行数据处理程序或视频游戏）；v逻辑器件可以提供特殊功能（器件之间的通信和系统必须执行的其它所
2、有功能）。降低了成本、提高了可靠性、缩小了物理尺寸华清远见逻辑器件分类逻辑器件分成两类：v固定的或定制的固定的或定制的逻辑器件通常称为专用芯片（ASIC）。ASIC是为了满足特定的用途而设计的芯片，例如MP3解码芯片等。其优点是通过固化的逻辑功能和大规模的工业化生产，降低了芯片的成本，同时提高了产品的可靠性。v可编程的或可变的华清远见FPGA技术概念vCPLD(ComplexProgrammableLogicDevice)vFPGA(FieldProgrammableGateArray)v硬核：ARM、MIPS、POWERPCv
3、软核：Nios/NiosIIvSOC：片上系统vSOPC：可编程片上系统vIP核：知识产权华清远见可编程逻辑器件的优点v集成度高v缩短研制时间v体积小v性能高v可靠性高v保密性好v设计灵活(可编程、可再编程、系统内可再编程)v通用性好vJTAG板级和芯片级的测试华清远见FPGA的实现工艺分类v基于SRAM的FPGA，如Altera，Xilinx等优点：灵活；缺点：易受干扰；v反融丝结构FPGA，如Actel，Quicklogic等优点：稳定；缺点：灵活性差vFlash结构FPGA，如Actel，Lattice等优点：灵活，稳定；
4、缺点：厂家影响力小华清远见两大FPGA厂商的代表产品华清远见FPGA技术的发展动向v基于FPGA的嵌入式系统（SoPC）技术正在成熟(Altera公司的NIOSII解决方案)华清远见vFPGA芯片向高性能、高密度、低压和低功耗的方向发展v基于IP库的设计方法华清远见vFPGA的动态可重构技术动态可重构的FPGA主要适用于以下的两个系统设计：①最新通信系统：FPGA的动态重构特性可以适应不同体制和不同标准的通讯要求，满足软件无线电技术的发展和第三代（3G）和第四代（4G）移动通信系统的需要。②重构计算机：FPGA具有并行处理能力和
5、动态配置能力，促使了全新概念的可自动改变硬件来适应正在运行的程序计算机的产生。华清远见FPGA的典型应用(一)接口逻辑控制器--提供前所未有的灵活性vISA,PCI,PCIExpress,PS/2,USB等接口控制器vSDRAM,DDRSDRAM,QDRSRAM,NANDFlash,NORFlash等接口控制器v电平转换,LVDS,TTL,COMS,SSTL等华清远见设计实例一：立体三维图像分配器v立体三维图像分配器的存储器接口设计基本功能：将输入的立体视频（1024×768,24bit@60Hz）分成两路（奇数帧一路，偶数帧一
6、路），每路的帧频仍然是60Hz。1。存储器类型：SDRAM或者DDRSDRAM一帧图像大小：1024×768×24bit/3，大约2MBytes。采用乒乓结构，需要2帧图像，至少要4MBytes的存储器。2。存储器位宽：96位输入：每帧2MB，每秒60帧，约120MB；输出：每路约120MB，两路240MB；累计的数据吞吐率为360MB。如果采用8Bit位SDRAM，SDRAM时钟至少要达到360MHz！（不可能）增加位宽到96位,SDRAM时钟可以降低到30MHz！华清远见华清远见实物图片华清远见FPGA的典型应用(二)高速数
7、字信号处理(DSP)--提供前所未有的计算能力v无线通信领域,如软件无线电(SDR)v视频图像处理领域,如高清数字电视(HDTV)v军事和航空航天领域,如雷达声纳华清远见设计实例二：视频图像处理系统v高速图像压缩系统设计需求：1920×1080，30帧/秒图像，采用H.264Intra模式编码，实时传输。计算量:传统DSP：1GHzC6416，需要4颗；FPGA：单颗，AlteraEP2S180华清远见华清远见FPGA的其他应用其他应用领域v汽车,如网关控制器/车用PC,远程信息处理系统v军事,如安全通信,雷达和声纳,电子战v测
8、试和测量,如通信测试和监测,半导体自动测试设备,通用仪表v消费产品,如显示器/投影仪,数字电视和机顶盒,家庭网络v医疗,如软件无线电,电疗,生命科学v通信设备,如蜂窝基础设施,宽带无线通信,软件无线电(SDR)华清远见基于FPGA的嵌入式系统实例v主要的嵌入式解
