基于EDA技術(shù)的FPGA應(yīng)用研究

宋晨

摘 要：EDA技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，有效拓展了我國電子設(shè)計工作的技術(shù)發(fā)展水平，同時給FPGA技術(shù)的應(yīng)用創(chuàng)造了充足的實踐空間，本文針對基于EDA技術(shù)的FPGA應(yīng)用展開了簡要論述。

關(guān)鍵詞：EDA技術(shù)；FPGA；應(yīng)用

一、EDA技術(shù)的基本特征

EDA技術(shù)的產(chǎn)生和應(yīng)用引致了世界電子設(shè)計技術(shù)活動領(lǐng)域的深刻變革，從技術(shù)起源角度分析，這種技術(shù)是在以計算機輔助設(shè)計應(yīng)用技術(shù)（CAD，Computer Aided Design）、計算機輔助制造應(yīng)用技術(shù)（CAM，Computer Aided Made）、計算機輔助測試應(yīng)用技術(shù)（CAT，Computer Aided Test）和計算機輔助工程（CAE，Computer Aided Engineering）等為代表的人工智能技術(shù)形態(tài)的協(xié)作融合背景下共同形成的。

在應(yīng)用EDA技術(shù)形態(tài)相關(guān)工具開展電子設(shè)計工作的過程中，電子設(shè)計師可以基于概念、算法，以及協(xié)議等元素完成針對電子應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計活動環(huán)節(jié)，并且在一系列計算機輔助技術(shù)應(yīng)用形態(tài)的共同協(xié)作和助力條件下，自動完成針對電子設(shè)計產(chǎn)品的電路設(shè)計、性能分析，以及IC版圖或者是PCB版圖的生成環(huán)節(jié)。

EDA技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用代表了當(dāng)代世界電子設(shè)計事業(yè)的最新發(fā)展趨向，其基本的技術(shù)特征是借助計算機設(shè)備作為主要的設(shè)計活動工具和開展平臺，并具體遵照自頂向下的電子設(shè)計工作路徑完成具體的設(shè)計工作任務(wù)。

針對EDA設(shè)計活動系統(tǒng)基于方案設(shè)計以及功能特征角度展開劃分，通常由硬件描述語言部分實現(xiàn)系統(tǒng)的行為級設(shè)計目標(biāo)，并在此基礎(chǔ)上借助和應(yīng)用先進的程序設(shè)計開發(fā)模塊，自動完成后續(xù)的邏輯編譯、簡化、模塊分割、系統(tǒng)綜合、優(yōu)化處理、布局布線設(shè)置PAR，Place And Route）、模擬仿真，以及針對特定目標(biāo)芯片實施的適配語句編譯和編程下載技術(shù)操作環(huán)節(jié)，而這些操作環(huán)節(jié)則實質(zhì)性地共同構(gòu)成了數(shù)字邏輯電路的高級設(shè)計應(yīng)用方法。

作為現(xiàn)代電子產(chǎn)品設(shè)計工作領(lǐng)域的主要技術(shù)形態(tài)，EDA技術(shù)本身具備并行工程（Concurrent Engineering）以及自頂向下（Top-down）兩大主要設(shè)計特征，其基本的設(shè)計指導(dǎo)思想就是從設(shè)計技術(shù)系統(tǒng)的整體技術(shù)要求角度出發(fā)，從行為描述（Behaviour Description）、寄存器傳輸級（RTL，Register Transfer Level）描述，以及邏輯綜合（Logic Synthesis）三個基礎(chǔ)層級，最大限度地實現(xiàn)對設(shè)計工作任務(wù)內(nèi)容的細化處理目標(biāo)，并在此基礎(chǔ)上完成最終的設(shè)計工作任務(wù)。

二、基于EDA應(yīng)用背景的FPGA應(yīng)用表現(xiàn)

（一）在交通信號燈控制器組件中的應(yīng)用

交通燈信號燈的主要使用功能是為道路中行駛的車輛提供道路通行信息指示，車輛駕駛員通過紅、綠、黃交通信號燈的切換變化規(guī)律，來做出具體的駕駛行為決策。

十字路口點位對道路通行車輛行駛狀態(tài)的控制主要是通過控制紅燈、黃燈以及綠燈的亮滅變化，并借助倒計時提示組件提示剩余燈亮?xí)r間的方式完成的。通常在十字路口交通信號燈的設(shè)備的安裝建設(shè)工作過程中需要獨立設(shè)置安裝兩套信號燈應(yīng)用系統(tǒng)，一套針對東西行駛方向的車流實施控制，另一套針對南北行駛方向的車流實施控制。因此在實際開展十字路口交通信號燈控制器組件的設(shè)計活動過程中，應(yīng)分別設(shè)置兩個彼此功能獨立的always技術(shù)模塊，并促使兩個模塊實現(xiàn)并行執(zhí)行狀態(tài)，并應(yīng)用同一時鐘信號系統(tǒng)針對兩個always技術(shù)模塊實施運行狀態(tài)控制，并以此保證處于東西方向和南北方向的交通信號燈能夠同時完成切換動作。

在確定上述設(shè)計思路的基礎(chǔ)上，還應(yīng)當(dāng)實施信號定義處理環(huán)節(jié)，并借此保證交通信號燈亮滅變換規(guī)律處于正常運作狀態(tài)，而針對交通信號燈控制器功能模塊開展設(shè)計工作，其主要的技術(shù)目的在于實現(xiàn)對交通信號燈燈亮持續(xù)時間的確定，在完成東西方向以及南北方向信號燈燈亮持續(xù)時間確定環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上，應(yīng)當(dāng)隨即實施引腳鎖定處理，并借此完成交通信號燈控制器組件的設(shè)計任務(wù)。事實上，在交通信號燈控制器組件設(shè)計工作過程中應(yīng)用EDA技術(shù)，主要借助了EDA技術(shù)在促進簡單邏輯行為實現(xiàn)方面的作用，系EDA技術(shù)的簡單性應(yīng)用。

（二）在數(shù)字信號處理技術(shù)過程中的應(yīng)用

現(xiàn)階段，數(shù)字信號處理應(yīng)用技術(shù)，在現(xiàn)代移動通信技術(shù)、語音資源信號處理技術(shù)，以及現(xiàn)代多媒體技術(shù)等多個具體領(lǐng)域中都獲取了廣泛而充分的應(yīng)用空間。

在數(shù)字信號處理技術(shù)活動的開展過程或者中，最為核心性和關(guān)鍵性的技術(shù)類型就是快速傅立葉變換（FFT）技術(shù)，而在FFT技術(shù)的算法結(jié)構(gòu)中，F(xiàn)PGA則獲取了專有化的應(yīng)用空間。由于離散傅立葉變換（DFT）本身具備著較長的序列，因而在實際針對DFT開展運算處理時，可以借助分解處理將較長的DFT運算序列實施短化處理，而這種處理方法事實上也就構(gòu)成了FFT思想的核心內(nèi)容。

DFT序列在實際開展運算環(huán)節(jié)的過程或者，本身需要面對較大規(guī)模的運算活動量，且消耗較長的運算工作時間，因而在實際應(yīng)用過程中，這種運算處理活動的預(yù)期工作目標(biāo)往往較難實現(xiàn)。面對上述技術(shù)局面，有關(guān)技術(shù)人員在在明晰離散傅立葉變換運算缺陷的基礎(chǔ)上，逐步研究建構(gòu)形成了一種具備快速實現(xiàn)特征的算法FFT結(jié)構(gòu)，在實際應(yīng)用FFT開展序列運算活動額過程中，具體處理的算法語句包含兩種具體的表現(xiàn)形式：

第一，時間抽取FFT算法語句；

第二，頻率抽取FFT算法語句。

在實際應(yīng)用FFT算法語句開展運算活動的過程中，EDA技術(shù)主要運用時間抽取FFT算法語句，在數(shù)據(jù)資源輸入量水平不斷提升的背景下，系統(tǒng)中的邏輯單元設(shè)置數(shù)目，以及雙口RAM容量的設(shè)置需求都會發(fā)生較大幅度的增加態(tài)勢，有鑒于此，在實際進行設(shè)備系統(tǒng)中的FPGA技術(shù)構(gòu)件選擇行為的過程中，應(yīng)當(dāng)充分關(guān)注上述兩個基本方面的需求水平增加現(xiàn)象，并以此保證相關(guān)的序列運算技術(shù)目標(biāo)能夠順利實現(xiàn)。

三、結(jié)語

針對基于EDA技術(shù)的FPGA應(yīng)用問題，本文首先簡要分析了EDA技術(shù)的基本特征，之后結(jié)合具體的實例分析了基于EDA技術(shù)背景下FPGA技術(shù)構(gòu)件應(yīng)用表現(xiàn)，預(yù)期為相關(guān)領(lǐng)域的研究人員提供借鑒。

參考文獻：

[1]汪明.基于EDA技術(shù)的FPGA應(yīng)用研究[J].通訊世界，2015（15）.