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FPGA设计升级训练的6大关键技术

2018年05月15日 11:13 次阅读

面积和速度这两个指标贯穿着FPGA设计的始终,是设计质量评价的终极标准。

“面积”:指一个设计所消耗的FPGA的逻辑资源数量。FPGA中的逻辑资源,也就是触发器( FF)和查找表(LUT) 。

“速度”:是指设计结果在芯片上稳定运行时所能达到的最高频率,这个频率由设计的时序状况决定。与设计满足的时钟周期、PAD to PAD TIme、建立时间、保持时间和时钟到输出延时等众多时序特征向量密切相关。

逻辑复制

逻辑复制是一种最基本的通过增加面积改善时序条件的优化手段。这种方法最常用的场合是调整信号的扇出。当一个信号要驱动后级的许多单元时,也就是有多级扇出时,可能会出现如图1中左图所示的一些扇出路径的长延时。此时的解决方法就是通过信号逻辑的复制来减少路径延时。

FPGA设计升级训练的6大关键技术

串并转换

串并转换是面积与速度互换思想的另一种体现。假设FPGA 上处理模块的处理速度最大为100Mbits/ s,如果输入数据流的速率是300 Mbits/ s。在这种情况下,如图2所示,首先将输入数据进行串并转换,然后利用这3个模块并行处理分配的数据,最后将处理结果“并串转换”,完成数据速率的要求。

FPGA设计升级训练的6大关键技术

布尔逻辑扩展运算-超前进位加法器

在数字信号处理的快速运算电路中常常用到多位数字量的加法运算,这时需要用到并行加法器。现在普遍采用的超前进位加法器,只是在几个全加器的基础上增加了一个超前进位形成逻辑,以减少由于逐位进位信号的传递所造成的延迟。下面的逻辑图表示了一个四位二进制超前进位加法电路。

FPGA设计升级训练的6大关键技术

布尔逻辑扩展运算-流水线技术

所谓流水线设计实际上就是把规模较大、层次较多的组合逻辑电路分为几个级,在每一级插入寄存器组暂存中间数据。K级的流水线就是从组合逻辑的输入到输出恰好有K个寄存器组(分为K级,每一级都有一个寄存器组)上一级的输出是下一级的输入而又无反馈的电路。

FPGA设计升级训练的6大关键技术

使用EDA工具提高工作时序

工具优化设计的工作时序主要是通过给设计添加各种各样的时序约束,时序约束可以规范设计的时序行为,表达设计者期望满足的时序条件。通过附加约束可以控制逻辑的综合、映射、布局和布线,以减小逻辑和布线延时,从而提高工作频率。

FPGA设计升级训练的6大关键技术

面积的优化—逻辑资源的共享

例如:使用数据选择器实现加法器(运算器)的共享。

FPGA设计升级训练的6大关键技术

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在嵌入式系统研发领域,随着产品AI化升级进程,原先设计常规数字系统的FPGA硬件工程师和系统软件设计...

发表于 2018-04-17 16:12 714次阅读
掌握 Verilog FPGA设计和验证方法是A...

ECP5-5G及ECP5-5G Versa开发板...

Lattice公司的ECP5-5G系列是低成本低功耗小尺寸的FPGA系列产品,提供高性能特性如增强的...

发表于 2018-04-17 03:38 114次阅读
ECP5-5G及ECP5-5G Versa开发板...

嵌入式视觉和网络边缘智能应用市场前景愈加明朗

十年前,嵌入式视觉技术主要用于比较少见、高度专业化的应用。今天,设计工程师们在越来越多新兴的工业、汽...

发表于 2018-04-16 17:20 2150次阅读
嵌入式视觉和网络边缘智能应用市场前景愈加明朗

百度和赛灵思加码FPGA 云加速人工智能应用大比...

本次大赛将以一个互联网应用(如CTR)为切入点,比赛协办方将提供资源(包括 AI 加速器)和数据集,...

发表于 2018-04-13 16:51 100次阅读
百度和赛灵思加码FPGA 云加速人工智能应用大比...

基于数字特征的识别算法设计实现

基于数字特征的识别算法其核心是通过对数字的形状以及结构等几何特征进行分析与统计,通过对数字特征的识别...

发表于 2018-04-13 16:39 200次阅读
基于数字特征的识别算法设计实现

基于FPGA微秒级实时金融指数行情计算

研究实时金融指数行情数据的高速分发及应用接口技术,采用高速传输总线结构实现实时金融指数行情数据的提取...

发表于 2018-04-13 16:07 1033次阅读
基于FPGA微秒级实时金融指数行情计算

使用英特尔 FPGA 加速企业工作负载已成为主流...

英特尔宣布原始设备制造商 (OEM) 在其服务器系列中采用了英特尔现场可编程门阵列 (FPGA) 加...

发表于 2018-04-12 12:51 2680次阅读
使用英特尔 FPGA 加速企业工作负载已成为主流...

FPGA介绍及现状分析_如何学习FPGA?

中国每年对于FPGA设计人才的需求缺口巨大,FPGA设计人才的薪水也是行业内最高的。目前,美国已有F...

发表于 2018-04-10 10:22 693次阅读
FPGA介绍及现状分析_如何学习FPGA?

开发FPGA的第一步,当然是选择一片符合设计需求...

首先需要分析功能需求,然后在平衡资源与速度后,估计速度需求。同样也可以根据之前的设计来确定,根据FP...

发表于 2018-04-08 16:22 709次阅读
开发FPGA的第一步,当然是选择一片符合设计需求...

解决FPGA一个解复用和时钟域转换问题

SERDES恢复出的数据进入FPGA有一个解复用和时钟域转换的问题,Stratix GX包含了专用电...

发表于 2018-04-08 08:46 1540次阅读
解决FPGA一个解复用和时钟域转换问题