XCVU9P-2FLGA2104I – Ολοκληρωμένα κυκλώματα, ενσωματωμένα, FPGA (Προγραμματιζόμενη συστοιχία πύλης πεδίου)

Αρχή λειτουργίας:
Τα FPGA χρησιμοποιούν μια έννοια όπως το Logic Cell Array (LCA), το οποίο εσωτερικά αποτελείται από τρία μέρη: το Configurable Logic Block (CLB), το Input Output Block (IOB) και το Internal Interconnect.Οι προγραμματιζόμενες συστοιχίες πύλης πεδίου (FPGA) είναι προγραμματιζόμενες συσκευές με διαφορετική αρχιτεκτονική από τα παραδοσιακά λογικά κυκλώματα και συστοιχίες πύλης όπως συσκευές PAL, GAL και CPLD.Η λογική του FPGA υλοποιείται με τη φόρτωση των εσωτερικών στατικών κυψελών μνήμης με προγραμματισμένα δεδομένα, οι τιμές που είναι αποθηκευμένες στα κελιά μνήμης καθορίζουν τη λογική λειτουργία των λογικών κελιών και τον τρόπο με τον οποίο οι μονάδες συνδέονται μεταξύ τους ή με το I/ Ο.Οι τιμές που είναι αποθηκευμένες στα κελιά μνήμης καθορίζουν τη λογική λειτουργία των λογικών κελιών και τον τρόπο με τον οποίο οι μονάδες συνδέονται μεταξύ τους ή με τις εισόδους/εξόδους, και τελικά τις λειτουργίες που μπορούν να υλοποιηθούν στο FPGA, το οποίο επιτρέπει απεριόριστο προγραμματισμό .

Σχεδιασμός τσιπ:
Σε σύγκριση με άλλους τύπους σχεδίασης τσιπ, απαιτείται συνήθως υψηλότερο όριο και πιο αυστηρή ροή βασικού σχεδιασμού όσον αφορά τα τσιπ FPGA.Συγκεκριμένα, ο σχεδιασμός θα πρέπει να συνδέεται στενά με το σχηματικό σχήμα FPGA, το οποίο επιτρέπει μεγαλύτερη κλίμακα ειδικού σχεδιασμού τσιπ.Με τη χρήση του Matlab και των ειδικών αλγορίθμων σχεδίασης στο C, θα πρέπει να είναι δυνατός ο ομαλός μετασχηματισμός προς όλες τις κατευθύνσεις και έτσι να διασφαλιστεί ότι είναι σύμφωνος με την τρέχουσα σκέψη σχεδιασμού τσιπ.Εάν συμβαίνει αυτό, τότε είναι συνήθως απαραίτητο να εστιάσουμε στην ομαλή ενσωμάτωση των στοιχείων και στην αντίστοιχη γλώσσα σχεδιασμού για να διασφαλίσουμε ένα εύχρηστο και αναγνώσιμο σχέδιο τσιπ.Η χρήση των FPGA επιτρέπει τον εντοπισμό σφαλμάτων πλακέτας, την προσομοίωση κώδικα και άλλες σχετικές λειτουργίες σχεδιασμού για να διασφαλιστεί ότι ο τρέχων κώδικας είναι γραμμένος με τρόπο και ότι η σχεδιαστική λύση πληροί τις συγκεκριμένες απαιτήσεις σχεδιασμού.Επιπλέον, θα πρέπει να δοθεί προτεραιότητα στους αλγόριθμους σχεδιασμού προκειμένου να βελτιστοποιηθεί ο σχεδιασμός του έργου και η αποτελεσματικότητα της λειτουργίας του τσιπ.Ως σχεδιαστής, το πρώτο βήμα είναι να δημιουργήσετε μια συγκεκριμένη ενότητα αλγορίθμου με την οποία σχετίζεται ο κώδικας του τσιπ.Αυτό συμβαίνει επειδή ο προσχεδιασμένος κώδικας βοηθά στη διασφάλιση της αξιοπιστίας του αλγορίθμου και βελτιστοποιεί σημαντικά τη συνολική σχεδίαση του chip.Με τον εντοπισμό σφαλμάτων πλήρους πλακέτας και τη δοκιμή προσομοίωσης, θα πρέπει να είναι δυνατό να μειωθεί ο χρόνος κύκλου που καταναλώνεται για το σχεδιασμό ολόκληρου του τσιπ στην πηγή και να βελτιστοποιηθεί η συνολική δομή του υπάρχοντος υλικού.Αυτό το νέο μοντέλο σχεδιασμού προϊόντος χρησιμοποιείται συχνά, για παράδειγμα, κατά την ανάπτυξη μη τυπικών διεπαφών υλικού.

Η κύρια πρόκληση στο σχεδιασμό FPGA είναι να εξοικειωθείτε με το σύστημα υλικού και τους εσωτερικούς πόρους του, να διασφαλίσετε ότι η γλώσσα σχεδιασμού επιτρέπει τον αποτελεσματικό συντονισμό των στοιχείων και να βελτιώσει την αναγνωσιμότητα και τη χρήση του προγράμματος.Αυτό δημιουργεί επίσης υψηλές απαιτήσεις από τον σχεδιαστή, ο οποίος πρέπει να αποκτήσει εμπειρία σε πολλά έργα για να ανταποκριθεί στις απαιτήσεις.

 Ο σχεδιασμός του αλγορίθμου πρέπει να επικεντρωθεί στη λογική για να διασφαλίσει την τελική ολοκλήρωση του έργου, να προτείνει μια λύση στο πρόβλημα με βάση την πραγματική κατάσταση του έργου και να βελτιώσει την αποτελεσματικότητα της λειτουργίας FPGA.Μετά τον προσδιορισμό του αλγόριθμου θα πρέπει να είναι λογικό να χτιστεί η ενότητα, για να διευκολυνθεί ο σχεδιασμός του κώδικα αργότερα.Ο προσχεδιασμένος κώδικας μπορεί να χρησιμοποιηθεί στο σχεδιασμό κώδικα για τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας και της αξιοπιστίας.Σε αντίθεση με τα ASIC, τα FPGA έχουν μικρότερο κύκλο ανάπτυξης και μπορούν να συνδυαστούν με απαιτήσεις σχεδιασμού για αλλαγή της δομής του υλικού, κάτι που μπορεί να βοηθήσει τις εταιρείες να λανσάρουν γρήγορα νέα προϊόντα και να ανταποκριθούν στις ανάγκες ανάπτυξης μη τυπικών διεπαφών όταν τα πρωτόκολλα επικοινωνίας δεν είναι ώριμα.