FPGA优缺点、Verilog HDL与VHDL的优缺点

至芯陈老师

Verilog HDL
优点：类似C语言，上手容易，灵活。大小写敏感。在写激励和建模方面有优势。
缺点：很多错误在编译的时候不能被发现。

VHDL
优点：语法严谨，层次结构清晰。
缺点：熟悉时间长，不够灵活。

FPGA优点：
设计周期短，灵活。
适合用于小批量系统，提高系统的可靠性和集成度。

FPGA前景：
1 拥有DSP
2 集成大量硬核、软核。可以应用于多种场合。
3 片上系统

设计难点：
1 不同时钟域转换
2 高速电路设计，信号完整性
3 降低功耗

随着现代芯片工艺的改进，FPGA的等效系统门达到到几百万门，而且工作频率也随之提高。FPGA也就大量的在电子产品中出现。在通信行业，传输网，医疗仪器，各种电子仪器，安防监控，电力系统，汽车电子，消费类电子中都大面积的使用。随产品研发周期的逐步缩短，定制型产品的开发使FPGA在后面的应用面越来越广。例如在2G通信，3G通信，以后的4G通信，wimax等等通信类的设备中它与DSP，MPU一起大量出现在其中。尤其是通信的数字化，软件无线电等概念涌现到电子行业的各个领域，芯片设计的工艺的改进，45nm工艺的出现，使得FPGA成为必不可少的流行的实惠的器件。

FPGA 最大的特点就是灵活，实现你想实现的任何数字电路，可以定制各种电路。减少受制于专用芯片的束缚。真正为自己的产品量身定做。在设计的过程中可以灵活的更改设计。而且它强大的逻辑资源和寄存器资源可以让你轻松的去发挥设计理念，其并行执行，硬件实现的方式可以应对设计中大量的高速电子线路设计需求。 FPGA比DSP拥有更快的速度，可以实现非常复杂的高速逻辑，FPGA比ASIC（专用芯片）有更短的设计周期和灵活性，免去昂贵的开版费用，而且可以随时裁减，增加你想要的功能达到规避设计风险，回避芯片厂商的限制。另外知识产权的概念不断涌现，仿制别人抄袭，FPGA完全让设计的智慧得以保护。让公司的利益在较长时间内得到保证。随FPGA芯片供应商的重视和第三方公司的重视，现在有非常现成的IP核被提供，进一步缩短设计周期缩短，减小开发成本。现在很多免费的软IP核和硬 IP核的出现更是压缩了成本。

在目前的电子行业中真正懂得FPGA设计的工程师是非常紧缺的，很多公司要找到合适的FPGA工程师还是要费一番周折。那么FPGA设计的难点在什么地方呢？FPGA设计的第一条就是要设计者做到：你虽然写的是软件，但是你是地地道道的硬件工程师！很多工程师都在用软件的思想在做，忽略了硬件本身。所以第一难点就是缺乏硬件思想的软件设计者。第二难点就是对时序电路概念不清晰，很多时候都知道程序运行中的实际时序问题。第三个难点就是对多时钟域的处理。第四个难点就是不清楚自己所应用的FPGA芯片的内部结构。第五个难点对开发软件没有真正吃透，只是简单的应用，常常忽略了其中很中的一些属性设置和各个设计阶段的报告。第六个难点缺乏对FPGA周边硬件和所在系统的认识，使设计很被动。第七个难点程序设计没有问题，仿真也没有问题，综合也没有问题，但是最后不一定布线通过，布线通过时序不合格，即使合格在不同环境下出现不稳定状态。

在当前的FPGA器件提供商中XILINX和ALTEAR这两家公司是份额最大的供应商，估计占90%以上。这两家都有强大的技术支持，芯片的稳定性和产品系列都特别的多。涵盖了高中低几个设计层次。如果要追求高可靠比如军工，航天，强电磁干扰等条件下的设计可以考虑ACTEL公司的 FPGA，不过价格很贵。如果想一味的追求成本可以考虑LATTIC公司的FPGA，就是稳定性和相同条件下的布线成功率较差。

在开发语言方面 VHDL和VORILOG是现在最流行的，其他还有ABEL，SYSTEM C这样的语言，不过用的较少。VHDL就是语法严格，显呆板，但是一旦语法检查通过，程序上出错的机会就比较小。VORILOG很灵活，类似C，比较容易上手，语法检查通过，程序也不一定正确。其实语言不重要，重要的是设计思想。只有这个两个语言中任意掌握一种就可以进行设计了[sub][/sub][sup][/sup][strike][/strike]

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