FPGA编程

现场可编程门阵列(FPGA)是一种电子设备，包括数字逻辑电路，可以编程定制其功能。由于FPGA中的逻辑是专门为执行应用程序而编程的，因此与在通用应用程序处理器上运行的软件指令相比，它可以更快地执行该功能，而且功耗更低。在设备上还包含处理器的FPGA称为片上系统(system-on-chip)SoC FPGA．

如何编程FPGA?

如果你从MATLAB中的一个算法开始^®或仿真万博1manbetx软件^®，首先需要将设计与刺激和分析分开，定义硬件分区的输入和输出。

FPGA编程的主要步骤是:

1. 硬件体系结构设计。在SoC FPGA的情况下，硬件-软件SoC架构。
2. 设计。这是创建硬件逻辑本身的过程，通常是使用硬件描述语言(HDL)(如VHDL)编写寄存器传输逻辑(RTL)^®或Verilog^®．目标是匹配算法的功能，同时操作连续的数据流，使用定点操作来提高效率。
3. 验证。此步骤确保设计在FPGA编程之前按照预期工作。这可以很简单VHDL或Verilog测试台；商业项目通常使用一种方法，如通用验证方法(UVM)．
4. 合成。该技术将RTL转换为数字逻辑门，并试图在最小化FPGA上资源使用的同时满足寄存器到寄存器时钟频率目标。
5. 集成。FPGA已经包含了大量的专用资源——引脚、时钟信号、输入/输出处理(如模数转换器(ADC))，以及到片外存储器和板上其他设备的接口。SoC FPGA也有专用寄存器，硬件和软件都可以使用它们彼此通信。您的设计需要插入这个“参考设计”。
6. 实现。这是确定FPGA上的哪些物理资源要用哪个逻辑编程，以及如何连接(路由)它们的过程。这将生成加载到设备上用于FPGA编程的位流。
7. 实验室测试和调试。FPGA编程完成后，可以使用实际输入或测试输入运行。最初的几次尝试通常包括弄清楚为什么它不能工作以及如何修复它。大多数情况下，这是由于设计步骤中的问题没有在验证步骤中识别出来。

基于MATLAB和Simulink的FPGA编程万博1manbetx

如果你用MATLAB和Simulink建模你的算法，你可以专注于设计算法和硬件架构。万博1manbetx使用MATLAB和Simulink进行FPGA编程的主要步骤是:万博1manbetx

1. 添加硬件体系结构。你需要调整你的算法来添加硬件架构来处理连续的数据流，通常是定点数据类型．万博1manbetxSimulink提供了一个基于时间的可视化环境硬件体系结构设计．最佳实践是模拟这个版本的设计，并将结果与黄金算法结果进行比较。
2. 代码生成。一旦你有了硬件设计，高密度脂蛋白编码器™生成与目标无关的Verilog或VHDL RTL，并带有返回到模型的链接，以便对功能安全工作流进行调试和跟踪，例如做- 254和ISO 26262．
3. 集成。在FPGA编程中，您仍然需要将算法插入到HDL Coder的参考设计。许多是可用的硬件支持包万博1manbetx，或从您的FPGA板供应商。
4. 合成和实现。HDL Coder可以生成用于RTL合成的脚本和项目，它集成了来自的合成和实现工具赛灵思公司，英特尔,Microsemi提供自动化的FPGA编程工作流程。

5. 验证。验证RTL功能是否与算法相同的最简单方法是使用高密度脂蛋白验证器™以协同模拟在Mentor Graphics中运行的RTL^®,^®或节奏^®Xcelium™与您的设计和测试平台在MATLAB和Simulink。万博1manbetx在FPGA编程之前，请确保测试尽可能多的场景和角落用例，因为在FPGA上调试提供的可见性要低得多，并且需要更长的迭代时间。您可以使用万博1manbetx仿真软件测试™以编程方式运行和管理您的测试用例，并且万博1manbetx仿真软件覆盖™来衡量您对设计的验证情况。
6. 实验室测试和调试。高密度脂蛋白验证器使您能够插入逻辑以将数据从MATLAB驱动到FPGA作为一个AXI Master，并插入逻辑以从FPGA内部的信号中捕获数据以进行调试。您可以使用MATLAB和Simulink直接调万博1manbetx试您的FPGA，无论您是否将它们用于您的FPGA编程工作流。