發揮FPGA主機可再編程功能實現高級設計一體化

例如，在統一設計數據池中，針對選定FPGA器件的設計數據和配置文件可同時適用于硬件和 FPGA 設計領域。如果 FPGA 器件或其引腳配置在 FPGA 設計階段進行了更改，該信息會立即用于硬件設計的實施。這樣，我們探索不同設計選擇就能變得更加有效，而且硬件和FPGA設計域之間的引腳交換等高級設計 功能也得以簡化。

充分利用可再編程性

在這種一體化的設計環境中，開發人員終于能夠充分發揮 FPGA 的靈活性了。例如在典型的環境中，物理硬件組件的大多數實際放置位置會造成FPGA與外設的連接極為復雜，而這一方面也是高密度 BGA 封裝造成的問題。解決方法之一就是在 FPGA 內部來解決部件之間布線的復雜性，通過 FPGA 可重新配置的引腳和內部布線功能來實現板上連接線路的戰略安排。

我們在這里用 FPGA 的引腳再分配和內部布線功能解決板上布線難題，還有可能減少板上空間占用和層數要求。這一理念同樣依賴于平臺級的軟硬件與 FPGA 開發環境，只有這樣才能支持硬件與 FPGA 域之間的智能和自動引腳交換。

此外，這種一體化設計方案還將實施可提升設計流程抽象程度的全局軟件系統變成了一種可能，如可采用圖表或圖形化嵌入式設計方法，實現軟硬件域的同步。由于 數據已經作為貫穿于一體化設計環境所有域的統一實體而存在，所以與采用一系列獨立工具的系統不同的是，單個域中較高級的設計抽象不會增加設計數據流的復雜 性。

這種設計抽象的自然延伸的目的是實施軟件元素與其所依附硬件能有效分離的高級嵌入式層。這些插入的層實現了處理器與其他硬件(如內存和外設)之間接口的標 準化，因而無需再考慮 I/O 配置和總線系統的底層硬件復雜性問題。無論是進行傳統設計更新、不同產品模式配置、現有 IP 重用，還是執行生產后期升級，FPGA 設計的再配置都將成為一個更簡單、更低風險的過程。

在實踐中，采用 Wishbone 總線架構、基于庫的FPGA內核可同時支持處理器和外設。通過有效“包裹”器件，使其在架構上等同于其他處理器，該內核可以提取處理器接口，從而能夠根據需要修改處理器，而不會影響 與其相連的外設，或者造成設計方案的被迫大幅修改。除了基于 FPGA 的“軟”器件之外，上述理念還可擴展適用于混合型硬內核處理器、外部處理器以及片外獨立外設和存儲器器件。

新一代 FPGA 設計

本文介紹的一體化高級設計方法是通過發揮FPGA主機的可再編程功能實現的。所有應用的層和接口以及功能設計本身都自動包含在FPGA系統中。因此，與適用于“固定”ASIC 類 SoC 設計的傳統流程不同，功能相當的高級 FPGA 能在不嚴重影響設計方案其他部分的情況下動態探索不同的硬件設計選擇。