FPGA進(jìn)行開(kāi)發(fā)嵌入式系統中用的幾個(gè)發(fā)展方向

　　Altium Designer拓寬了板級設計的傳統界限，將FPGA與PCB設計集成在一起，同時(shí)支持原理圖輸入和HDL硬件描述輸入模式；同時(shí)支持基于VHDL的設計仿真，混合信號電路仿真、布局前/后信號完整性分析。PCB版圖設計中的布局布線(xiàn)采用完全規則驅動(dòng)模式，并且在PCB布線(xiàn)中采用了無(wú)網(wǎng)格的Situs拓撲邏輯自動(dòng)布線(xiàn)功能；同時(shí)，將完整的CAM輸出功能的編輯結合在一起。

　　Altium Designer支持PCB與FPGA引腳的雙向同步，提供完善的混合信號仿真、布線(xiàn)前后的信號完整性分析功能，提供了對高密度封裝(如BGA)的交互布線(xiàn)功能。

　　在原理圖部分，Altium Designer新增的特性包括：文件管理功能，多層次、多通道的原理設計，可自動(dòng)標注元器件，FPGA引腳配置導入，原理圖環(huán)境中的PCB規則定義，豐富的集成庫，改善的編輯、查詢(xún)和可視化。

　　FPGA引腳配置導入功能允許管腳約束文件，管腳定義可以直接來(lái)源于FPGA器件商的引腳約束文件，同時(shí)提供對引腳名稱(chēng)和電氣類(lèi)型定義的支持；不再強調必須在A(yíng)ltium Designer環(huán)境下完成包括FPGA內部邏輯電路設計在內的一體化系統設計。

　　在PCB部分提供了完整的由規則驅動(dòng)的PCB設計環(huán)境；支持高速設計，具有成熟的布線(xiàn)后信號完整性分析工具；支持差分對布線(xiàn)；支持BGA封裝器件的逃溢式扇出功能；支持漢字輸入；支持任意可配置引腳定義器件的網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化功能；Orcad、PADS、AutoCAD和其他軟件的文件導入和導出功能；完整的ODB++/Gerber CAM-系統使得用戶(hù)可以重新設計原有的設計，彌補設計和制造之間的差異。PCB部分還支持布局優(yōu)化、布線(xiàn)功能優(yōu)化、PCB板的3D顯示、FPGA的全面協(xié)同、CAM輸出。

　　Altium Desigenr內嵌的仿真軟件兼容XSPICE/PSPICE電路仿真模型，它能將仿真結果以波形的方式顯示，可進(jìn)行混合電路仿真和仿真波形顯示，支持多種仿真模型。在信號完整性分析部分，提供了消除反射和串擾分析功能，

　　在A(yíng)ltium Designer中，用戶(hù)可以用圖形化的方式來(lái)完成整個(gè)設計流程，系統自動(dòng)調用FPGA廠(chǎng)商提供的工具進(jìn)行布局布線(xiàn)，設計環(huán)境中的集中過(guò)程控制和監測功能使得信息能夠得到及時(shí)反饋從而實(shí)現交互式設計與調試。

　　使用“虛擬儀器”元件，工程師可以在原理圖級將“虛擬儀器”連入設計；FPGA編程后，可以從外部控制；可以實(shí)時(shí)觀(guān)察FPGA發(fā)生的情況；調試時(shí)使用JTAG 邊界掃描檢驗FPGA的信號；用Nexus協(xié)議和虛擬儀器進(jìn)行通信并對設計進(jìn)行調試。

　　Altium Designer還提供了大量通用的預驗證的IP Core，支持通用IP Core 的設計，并且支持第三方提供的IP Core 。通過(guò)與Nanoboard NB1系統驗證板的結合，可進(jìn)行實(shí)時(shí)設計，從而實(shí)現獨立于目標器件的FPGA設計。

　　Altium公司的這種設計方法，將硬件、軟件和可編程硬件等領(lǐng)域均被統一在單一的開(kāi)發(fā)系統內，可以完全控制和同步從概念構想到完成實(shí)施的整個(gè)設計流程。

　　這種一體化開(kāi)發(fā)流程的缺點(diǎn)是，盡管非常方便易用，但軟件的各個(gè)部分在性能和功能上無(wú)法全部做到領(lǐng)先，在驗證、功能設計、PCB設計等方面要弱于一些專(zhuān)業(yè)性的或FPGA廠(chǎng)商自己的軟件，在需要針對器件進(jìn)行非常細致的優(yōu)化以取得最佳性能時(shí)，Altium Designer就未必是最佳選擇了。

　　定位不同的硬件開(kāi)發(fā)板

　　同軟件定位不同一樣，目前眾多的硬件開(kāi)發(fā)電路板的市場(chǎng)定位也是不同的。主流的FPGA廠(chǎng)商均推出了自己的開(kāi)發(fā)板，為了市場(chǎng)推廣和銷(xiāo)售的需要，他們也和一些大的經(jīng)銷(xiāo)商合作推出開(kāi)發(fā)板，更容易利用經(jīng)銷(xiāo)商在價(jià)格和渠道上的優(yōu)勢。

　　Xilinx公司的主要經(jīng)銷(xiāo)商安富利公司開(kāi)發(fā)了很多FPGA開(kāi)發(fā)板，在功能上更加豐富，在定價(jià)和促銷(xiāo)上也更靈活。如，安富利推出的Virtex-4 FX PCI Express開(kāi)發(fā)工具套件和Virtex-5 LX開(kāi)發(fā)工具套件。

圖 Virtex-4 FX PCI Express開(kāi)發(fā)套件

　　找到精確滿(mǎn)足開(kāi)發(fā)人員需求的FPGA開(kāi)發(fā)基板是非常困難的，在基板上添加子板是一個(gè)不錯的方法。安富利推出的EXP擴展標準使設計人員在原型設計時(shí)候可以通過(guò)子卡添加多種功能，滿(mǎn)足FPGA開(kāi)發(fā)板的不同要求，免費提供給設計工程師用于定制基本板和擴展模塊。使用EXP模塊的好處是成本低、靈活性高、易于制作原型。在結構上，半長(cháng)EXP模塊可提供84個(gè)用戶(hù)I/O、32個(gè)單端信號、22個(gè)差分信號、單端時(shí)鐘輸入和輸出、差分時(shí)鐘輸入和輸出，單端和差分信號的最高頻率分別是200MHz和700MHz。

　　安富利提供的EXP模塊包括：視頻預處理模塊、高速ADC模塊、高速DAC模塊、ADI公司的EXP適配器模塊。有全長(cháng)(126mm×80mm)和半長(cháng)(108mm×80mm)兩種尺寸，采用Samtec公司高性能的QTE/QSE連接器。