相同的硬件，不同的應用

　　本文于2008年5月6日收到。Marcelle Douglas：擁有美國加州國立大學(xué)的計算機科學(xué)研究生學(xué)位。

　　面對當今電子設計行業(yè)的諸多壓力，電子設計人員應該做些什么呢？將注意力放在產(chǎn)品智能上，并提升電子生態(tài)系統可能是最好的答案。器件連通性與硬件角色的變化密切相關(guān)，因此其重要性日益突顯。

變幻莫測的電子市場(chǎng)

　　電子設計的樂(lè )趣到哪兒去了？這是大多數電子產(chǎn)品設計人員現在心中存在的疑問(wèn)。他們必須了解比過(guò)去更多更新的科學(xué)技術(shù)，如果這還不夠的話(huà)，諸如制造業(yè)的全球化、離岸外包等較大規模的行業(yè)趨勢正在以史無(wú)前例的速度發(fā)展。這些引起了人們太多的思考—如何使自己脫穎而出、減少投資并將產(chǎn)品在較短的時(shí)間內推向市場(chǎng)？

　　現今的設計方法和生產(chǎn)環(huán)境在某種程度上仍然停留在過(guò)去，二十年前的設計制造理念無(wú)法適應當今較短的產(chǎn)品生產(chǎn)周期和多樣化的要求。這些陳舊設計制造理念多半僅僅是為了當時(shí)的專(zhuān)業(yè)化和功能化而考慮的，并沒(méi)有考慮到將來(lái)的發(fā)展。設計人員在不確定其性能的情況下被迫在工藝開(kāi)始時(shí)對硬件做出重大決策，為設計的生產(chǎn)選定特定的可編程芯片。如新產(chǎn)品的研究、設計與測試等非連續開(kāi)發(fā)成本曾經(jīng)是產(chǎn)品創(chuàng )新方面優(yōu)勢的不可分割的一部分，現在更快的上市時(shí)間卻成為全部注意力和努力的焦點(diǎn)。更有諷刺意味的是，這種結果把真正的創(chuàng )新和成長(cháng)趕出了設計流程之外。

產(chǎn)品智能成為新焦點(diǎn)

　　傳統的方法首先開(kāi)發(fā)硬件平臺，有內置和鎖定在其內的軟元素，將上市時(shí)間作為產(chǎn)品差異性的做法給人一種假的安全感，可惜這種方法已經(jīng)不再實(shí)用。真正的產(chǎn)品差異化(即器件智能或“IP”)實(shí)際上依賴(lài)一個(gè)強大的平臺，這都是改變起來(lái)最困難和最昂貴的設計元素。 

　　既然如此，為什么不將“軟性”元素作為開(kāi)發(fā)流程的中心呢？這種看似單純的模式變化使人們關(guān)注的焦點(diǎn)發(fā)生了戲劇性的變化。通過(guò)將功能從固定的物理硬件上分離，設計的關(guān)鍵元素轉到了“軟”領(lǐng)域。因為不再局限于“硬”領(lǐng)域，他們可以被抽象到一個(gè)較高的層面上，在這個(gè)層面上，設計人員可以從用戶(hù)的角度出發(fā)動(dòng)手處理一項設計任務(wù)，而不需要在決定產(chǎn)品的用途之前就對硬件配置做出判斷。因而建立了一個(gè)涵蓋電子設計所有方面的設計觀(guān)點(diǎn)(而不僅僅是包含一個(gè)孤立部分)。

　　對軟 IP 的關(guān)注帶來(lái)了其它優(yōu)勢，比如使總體設計工藝一體化，使大規?？删幊绦酒夹g(shù)帶來(lái)的好處成為可能并超越當前松散集成的點(diǎn)工具以及固定和過(guò)時(shí)的選項模式！

擴展軟設計以包含硬件 

　　具有軟處理器的 FPGA 嵌入式平臺，正逐漸成為更加通用且可重構硬件平臺的基礎。隨著(zhù)功能的增強，FPGA變得更為流行且在成本預算上也變得更容易。這些平臺的軟設計擴展越來(lái)越多地包括了曾經(jīng)屬于硬件的范疇。編程到軟設計系統的知識產(chǎn)權正迅速成為設計最有價(jià)值的部分，同時(shí)還提升了架構的靈活性，電路板也變得更小更適用。

　　 于是，將器件的 IP 編程到系統中、而不是制造在電路板上將為這美好的新世代提供最大的益處。軟設計可以在設計硬件平臺之前開(kāi)始，直到當硬件設計完成以后(即使硬件已經(jīng)到了用戶(hù)手中)也可以繼續進(jìn)行。從長(cháng)遠來(lái)看，現場(chǎng)“升級”將成為可能，這將為用戶(hù)打開(kāi)一扇門(mén)，這扇門(mén)不僅可以連接到供應商本身，而且可以連接到一個(gè)大得多的電子生態(tài)系統。

　　曾經(jīng)帶來(lái)傳統設計方法(即電路板設計)固有困難部分的復雜性被適當地降低到更容易控制的水平上，關(guān)注的焦點(diǎn)又重新回到產(chǎn)品差異化和創(chuàng )新上，而只不是“幸存者”！ 

　　應引起足夠注意的是，所有電子系統以軟設計為中心的開(kāi)發(fā)的含義甚至超越了軟件本身。設計人員可以比較不同 FPGA 的性能優(yōu)勢和劣勢，而無(wú)需改變他們的設計，也不用承擔更改的后果。遵循這樣的觀(guān)點(diǎn)深入設想一下，我們就會(huì )知道不但軟件能夠升級，硬件也可以升級。

一體化的設計環(huán)境具有可持續的優(yōu)點(diǎn)

　　單一工具能夠為電子設計的所有階段提供統一方法嗎？不斷地嘗試選擇總會(huì )找到一個(gè)正確的設計環(huán)境，該設計環(huán)境具有內置的可重構硬件平臺，用于開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵實(shí)施、調試和更新階段，同時(shí)能夠自由采用多家廠(chǎng)商提供的器件做試驗，并更換 I/O 硬件。用于電子設計各方面的所有必要工具都將包含在內：處理器獨立的嵌入式編碼與調試、混合原理圖和基于 HDL 的 FPGA 設計與合成，以及全部 PCB 布局。僅具有一些基本硬件知識的軟件工程師就能夠很好地使用它。由于軟件和硬件都是可升級的，所以硬件工程師可以輕松地將精力集中在設計具有獨特性的元素及其原型生產(chǎn)上。

　　采取這一步驟后，嵌入式工程師就可以在硬件中創(chuàng )建設計，并動(dòng)態(tài)地將他們的成果部署到物理硬件中，甚至無(wú)須轉到制造廠(chǎng)加工。 

　　再也沒(méi)有必要為滿(mǎn)足開(kāi)發(fā)的最后期限而犧牲設計創(chuàng )新，這意味著(zhù)關(guān)注點(diǎn)再一次回到創(chuàng )建最佳的用戶(hù)體驗上—為生產(chǎn)電子產(chǎn)品的機構提供真正的長(cháng)期可持續性，并在這個(gè)過(guò)程中為設計人員帶來(lái)更多的樂(lè )趣。