浅谈FPGA技术（一）

　　昨天的文章，我们比较了几种图像算法的实现方式，通过比较可以看出FPGA具有可以实时、灵活的更新和开发，提高设计的灵活性和通用性的优点。汽车电子中的车载电视、车载可视电话等都是基于FPGA进行的数字图像处理；数字电视系统中，图像显示、图像压缩、图像格式转化、I/O接口等都是用FPGA进行处理。所以今天我们再来聊一聊FPGA。
　　可编程逻辑器件（FPGA）
　　可编程逻辑器件（Programmable Logic Device，PLD)是一种数字电路，它可以由用户来进行编程和配置，进而用来解决各种不同的逻辑设计问题。可编程器件发展的初期主要是用来解决存储问题，随着后来的发展转向各种逻辑应用。在结构、工艺、集成度、功耗、速度等方面有了很大的提高和改进。
　　可编程逻辑器件的发展阶段
　　可编程逻辑器件的发展主要经历以下几个阶段：早期的可编程逻辑器件，早期的PLD主要是用来解决各种存储问题，如可编程只读存储器（ROM）、可编程只读存储器（PROM）、紫外线可擦除存储器（EPROM）、电可擦除存储器（EEPROM），由于结构限制，它们只能完成简单的数字逻辑功能。结构上稍微复杂的可编程逻辑器件，80年代初期，AMD公司和Lattice公司先后推出了各自的可编程逻辑器件，主要为可编程逻辑器件（PAL）、通用阵列逻辑（GAL）、可编程逻辑器件（PLA）等等，这些PLD在设计上有很强的灵活性，可以实现速度性能较好的逻辑功能，但它们结构简单，只能实现小规模的电路设计。复杂可编程逻辑器件（Complex Programmable Logic Device，CPLD)和现场可编程门阵列(Field Programmable Logic Device)，这类器件的体系结构和逻辑单元灵活、集成度高、适用范围广。这类器件兼容了PLD和通用门阵列的优点，具备实现大规模电路设计的能力，编程也灵活，开发周期短、设计成本低、开发工具成熟、质量可靠，因此被大规模使用。目前FPGA具备的功能
　　经过这么多年的发展，目前的FPGA已经具备了以下的功能：支持模数转换和数模转换；采用片内锁相环，支持高速时钟，减少信号的畸变，时钟可以复用；有丰富的布线资源；在片内有分布RAM和块RAM；包含独立的快速逻辑进位模块，有专门的乘法器；逻辑功能块的局部布线和相互间的通用布线，可以精确的预测网线的延时；I/O模块有快速的I/O驱动、寄存的输入输出、三态使能控制等控制特性。
　　FPGA的发展方向
　　随着微电子技术的快速发展，速度更快、集成度更高的FPGA在不断出现，结构和工艺的提高，使FPGA的资源越来越丰富，可实现的功能越来越强大。
　　所以FPGA有如下的发展趋势：向更高密度、更大容量迈进；朝着低成本、低电压、低功耗、微封装方向发展；IP资源复用得到普遍的认同并成为主要的设计方式；MCU、DSP、MPU等嵌入式处理器IP成为FPGA应用的核心。小结
　　通过上面的梳理，我们可以设想，如果将处理器以IP的形式嵌入到FPGA中，则未来的某些电路可能只有两部分：模拟部分和FPGA芯片，可能还有些存储器。所以可以看出片上可编程系统（System on Programmable chip，SoPC)将成为FPGA发展的重点。
　　这样的发展趋势，在某种程度上面，对我国的数字电路产业不利。我们必须认识到目前全球FPGA市场上面，中国力量还很薄弱，如果SoPC成为数字电路的主流，那么毫无疑问，我国的数字电路产业的发展，将会更加困难。