FPGA－现场可编程门阵列技术是二十年前出现，而在近几年快速发展的可编程逻辑器件技术。这种基于EDA技术的芯片正在成为电子系统设计的主流。大规模可编程逻辑器件FPGA是当今应用最广泛的可编程专用集成电路（ASIC）。设计人员利用它可以在办公室或实验室里设计出所需的专用集成电路，从而大大缩短了产品上市时间，降低了开发成本。此外，FPGA还具有静态可重复编程和动态在系统重构的特性，使得硬件的功能可以像软件一样通过编程来修改。因此，FPGA技术的应用前景非常广阔。
CPLD/FPGA技术及电子设计自动化(EDA)
电子设计自动化（EDA）的实现是与CPLD/FPGA技术的迅速发展息息相关的。
CPLD/FPGA是80年代中后期出现的，其特点是具有用户可编程的特性。利用PLD/FPGA，电子系统设计工程师可以在实验室中设计出专用IC，实现系统的集成，从而大大缩短了产品开发、上市的时间，降低了开发成本。此外，CPLD/FPGA还具有静态可重复编程或在线动态重构特性，使硬件的功能可象软件一样通过编程来修改，不仅使设计修改和产品升级变得十分方便，而且极大地提高了电子系统的灵活性和通用能力。
电路设计工程师设计一个电路首先要确定线路，然后进行软件模拟及优化，以确认所设计电路的功能及性能。然而随着电路规模的不断增大，工作频率的不断提高，将会给电路引入许多分布参数的影响，而这些影响用软件模拟的方法较难反映出来，所以有必要做硬件仿真。FPGA/CPLD就可以实现硬件仿真以做成模型机。将软件模拟后的线路经一定处理后下载到FPGA/CPLD，就可容易地得到一个模型机，从该模型机，设计者就能直观地测试其逻辑功能及性能指标。
由西安达泰公司设计的智能电子自动化实验系统Smart EDA Lab V4.0，充分利用PLD 技术，使电子设计实现自动化，使用方便、快捷，适合于电子工程师开发设计新产品，大、中、专院校师生进行电子电路实验，ASIC设计验证，FPGA/CPLD教学等。
Smart EDA Lab V4.0 的硬件资源：8个逻辑指示发光条，4个按键开关，6个七段数码管，555电路产生约1KHz的方波信号可作为时钟输入，晶振电路产生8MHz方波信号可作为高频时钟，PLCC84 PLCC68 PLCC44 CPLD/FPGA仿真PGA插座，DIP40单片机实验插座，各种规格的模拟集成电路插座，PC机并口（LPT1）、串口（COM1）、ESIA总线插座接口，CPLD/FPGA编程插座，300平方毫米模拟电路及自由实验区。
Smart EDA Lab V4.0 的主要特点：①继承了V3.0的所有特点；②可以进行所有数字电路实验、数模混和仿真、单片机实验、计算机接口实验、ESIA总线板卡实验；③系统板上提供高、低频的信号源和按键开关；④利用配套并口逻辑分析仪软件可以同时观察5路逻辑信号；⑤可以完成ALTERA、XINLINX、LATTICE等各家公司CPLD/FPGA芯片的在线编程。
美国Altera公司生产的CPLD(复杂可编程逻辑器件)以其操作灵活、使用方便、开发迅速、投资风险低等特点,成为硬件电路优化设计的首选产品。Altera 的 MAX+PLUSII可编程逻辑开发软件,提供了一种与工作平台、器件结构无关的设计环境,用户无需十分精通CPLD内部的复杂结构（视为黑匣子），只要从集成软件包的元件库中调入原理图（元件库包含几乎所有74系列的集成电路，近300个预制宏逻辑元件），它使Altera通用PLD系列设计者能方便地进行设计输入-文本、图形和波形等设计输入方法任意组合,建立起有层次的单器件
或多器件设计，并支持多种标准 CAD 设计输入，也可用硬件语言AHDL/VHDL来描述复杂的设计;快速设计处理--MAX+PLUSII编译、设计规则检查、逻辑综合与试配多器件划分,自动错误定位；校验与编程--有定时仿真、功能仿真、多器件仿真、定时分析和器件编程(有万用编程器或在线编程二种方式),还支持标准CAE设计校验;从以上 Altera 集成软件包(含有300多个74LS集成电路供调用)对芯片的编程、编译、仿真操作的强大功能看,相信您一定会采用Altera公司的 CPLD 可编程逻辑器件应用到你的设计中去,使自己尽快成为一名数字集成电路设计专家。
Altera第二代产品以多阵列矩阵(MAX)结构为基础,高性能CMOS EEPROM 可电擦除 。 MAX 7000系列器件,逻辑密度600-5000个可用门 ,36-164个用户I/O引脚,组合传播延时快至7.5ns,16位计数器的频率为125MHz,可编程节能方式,每个宏单元的功率减少可达50％,有44到208个引脚;高集成度具有丰富寄存器的现场在线可编程的逻辑器件系列FLEX 8000(灵活逻辑单元矩阵),第三代更先进的EPLD MAX 9000(可擦除可编程逻辑器件)系列器件,更高密度达13万门的 EPF10K130V PLD。
以EPM7128芯片(84 Pin)为例:其内部有2500个门可用,128个宏单元,允许对外有68个输入、输出引脚。凡Altera公司生产的CPLD可编程逻辑器件名称后带 S 的芯片,均支持在线现场可编程操作,只要用一根专用电缆接到芯片的特定引脚上,无需拆下芯片,不需要编程器及芯片适配器,通过上位机打印口就可对芯片编程。这对教学、科研样机研制、产品维修、产品升级带来极大的方便。美国Altera公司的MAX 7000系列器件性能稳定可靠、价格较低,对初次接触可编程逻辑器件的用户来说,只要您会画电路图就可以,这比学GAL芯片还简单易学,一学就会,马上就可产生经济效益(节省器件、减小产品印制板面积、产品开发周期短、便于产品保密),目前应用最多的是与通讯有关的领域、其余有大型显示屏、游戏机大板改成小板、激光打印机、程控交换机替代门电路及原有逻辑器件较多的电子设备浓缩,工业控制板卡开发,ASIC前期仿真等。
FPGA（现场可编程门阵列）是一种大规模可编程逻辑器件，它的体系结构和逻辑单元灵活、集成度高以及适用范围宽, 并且设计开发周期短、设计制造成本低、开发工具先进、标准产品无需测试、质量稳定以及可实时在线检验，因此被广泛应用于产品的原型设计和产品生产(一般在10,000件以下)之中。
自1985年第一片现场可编程逻辑器件（FPGA）问世至今，FPGA已经历了二十年的发展历史。在这二十年的发展过程中，以FPGA为代表的数字系统现场集成技术取得了惊人的发展：现场可编程逻辑器件从最初的1200门，发展到现在的几百万门，器件的集成度提高到一个新的水平。尤其是最近几年，FPGA的主要厂商Altera、Xilinx等不断更新优化产品架构和生产工艺，不断降低FPGA的功耗和系统成本，推出了很多高性能低价位的解决方案，将市场从传统的高端通信扩展到汽车和消费类电子产品。与此同时，FPGA也出现了一些不同的发展方向和趋势。
2004年11月在硅谷，我见到了Altera公司的通信和CCI事务组资深副总裁Don Faria先生，他是可编程逻辑器件业内的一位先锋人物。早在20多年前，他就在HP担任ASIC的设计工程师，自1984年加入Altera以后，他在应用工程、产品计划、工具推广、客户推广和应用业务等部门都担任过管理职务，并拥有可编程逻辑器件的好几项专利。做为亲身经
历甚至参与创造了可编程逻辑器件发展历史的人物之一，与他探讨可编程逻辑产品的发展再合适不过了。
不断优化结构和工艺，拓展应用领域
这几年来FPGA市场的飞速增长和一代代新工艺新产品的不断推出，给我印象极为深刻。FPGA产品的逻辑单元越来越多，性能越来越高，而单位成本和功耗却越来越低，这是因为FPGA厂商不断优化产品结构和采用更先进的生产工艺。现在FPGA厂商相继采用90nm的制造工艺生产新一代的FPGA产品。
先进的90nm制造工艺在物理上达到了一个新的极限，这对于FPGA厂商来说是一个新的挑战。但是，克服了这一极限的挑战后，产品成熟量产，将大大降低FPGA的功耗和成本。Altera的Cyclone II器件就是采用90nm成熟的生产工艺，容量从个逻辑单元(LE)，能够在0.35美元的逻辑上实现超过100MIPS的性能。Altera已经开始向65nm进军。Xilinx的Spantan-3系列也是采用90nm生产，5万门的价格仅为3.5美元，100万门的价格不到20美元，而400万门的价格低于100美元，兼具高性能、成品可用性以及低成本特点。
随着ASIC的掩膜成本不断增加，具有极大灵活性和可编程性的FPGA器件，如果真正突破了成本、功耗等方面的瓶颈，可迅速将市场从传统的高端通信领域扩展到消费类电子市场。FPGA极有可能对ASIC市场造成威胁。对于这一点，Faria先生的看法是非常肯定的。“实际上，FPGA在除了通信之外的很多领域都有很好的市场前景，比如高端PC工作站、高端打印机、医疗设备、高档照相机、家庭和办公设备、汽车、数字电视及平板显示器等。”Faria先生尤其强调，高清LCD、DLP、PDP等平板显示产品将是FPGA产品一个新的市场热点，尤其是中国数字电视产业的起飞将给FPGA带来一个巨大的市场空间。
集成更多IP模块，挑战DSP
从本质上来讲，FPGA更象一个应用平台，客户可根据自己的需要在平台上做自己的设计和产品定义。随着各种不同的新应用层出不穷，复杂性越来越大，客户对速度、功能、效率的要求越来越高，因此FPGA也将集成越来越多的IP模块和功能，比如高速I/O口、收发器、更大的存储器以及DSP模块。
既然集成了DSP模块，会不会对传统的DSP市场造成威胁呢？Faria先生给我展示了BDTI(Berkeley Design Technology，著名的DSP评估公司)对集成了DSP模块的FPGA与传统DSP在性能上所作的比较和评估。这个报告指出，同样的价格下，Altera的Stratix系列能够处理的接收器通道比高端的DSP处理器高几十倍以上，Stratix具有很高的存储器密度和带宽，这是DSP应用中非常重要的特性，意味着很高的片上数据带宽。看来集成了模块的FPGA在某些方面确实拥有比DSP更好的性能。但业内一些专业人士也指出，就目前的技术发展情况来讲，FPGA想要真正对DSP 的市场构成威胁恐怕绝非易事。尽管FPGA的成本不断下降，但相对DSP来说，它的封装及总成本仍然昂贵，想要从高端市场走入低端应用尚需时日。另一方面，DSP阵营也在不断朝多内核、可编程方向发展，简单紧凑的结构和优秀的实时处理能力恐怕也不是复杂的FPGA可以马上企及的。是否能够对DSP构成真正挑战，我们还要拭目以待。
解决量产问题，实现规模应用
“量产”是分隔FPGA和ASIC市场的关键词语之一。ASIC结构完全固化，成本低，是适合大规模量产的芯片结构；而FPGA可编程，灵活性高，一直以来都是用作建模的平台，设计经过验证后基本都要移植到ASIC进行量产。这两个处在对立面的产品，现在看来似乎有相互融合的趋势。
FPGA厂商并不甘心将自己的市场仅局限于原型设计，他们推出了解决FPGA在成本和量产方面的解决方案，以逾越这条横亘在FPGA面前的鸿沟。结构化ASIC是方案之一。Altera的Hardcopy方案是一套典型的结构化ASIC方案。最近推出的HardcopyII方案通过改变映射方法，只保留了FPGA原型内有用的逻辑单元，从而大大减小芯片尺寸、功耗和成本。用户无需额外的设计就能快速移植到ASIC量产。结构化ASIC给市场带来了新的增长。Gartner Dataquest预测结构化ASIC市场将从2002年的110万美元增加到2007年的8.48亿美元。
但也有人称，结构化ASIC也存在一些不足之处。在设计初期，结构化ASIC可能对降低成本有所帮助，但不利于IC设计公司自身技术的积累和长期成本的降低。
Xilinx推出的Easypath方案（客户专用FPGA）是另一种解决量产问题的方式。Xilinx称，Easypath方案与标准的FPGA没有本质的不同，只是采用了专利的测试技术和客户专用的测试样本来提升FPGA的效率，因为无需经历任何转换工作，对于客户来说是没有风险的。
QuickLogic也于今年1月新推了ESP业务，其目标市场与赛灵思的EasyPath有些类似，只是产品内部结构不同于FPGA。
与这三家公司不同，Actel和Lattice并没有选择这种“中间路线”，而是坚定不移地发展FPGA。Actel推出ProASIC3/E系列，解决了300万门以下FPGA市场的量产问题。Lattice则表示，将专注于FPGA，重点在于推动可编程器件的成本下降。
各个厂商采用的降低成本推动FPGA量产的方案各不相同，但目的只有一个，就是实现FPGA的规模应用。到底哪一个方案会占据主流，现在还难以定论。
作为一个基于高端技术的行业，FPGA的发展前景显然是非常广阔的，业内的专家们不拘泥于固有的平台，新的设计思路和方法不断涌现，新的应用市场不断拓展，而挑战则意味着更大的机遇，这绝对是一个非常值得关注和期待的行业。
随着出租汽车行业的迅猛发展, 作为结算出租汽车乘客应付费用的计价器已成为人们密切关注的计量仪器。目前市场上大多数使用的计价器只具备基本的计程、计价、计时以及显示等功能, 为了使计价器的功能更强大,计价器系统将会变得更复杂,而采用以单片机为核心控制模块的设计方案将很难满足实际需要。F P G A具有可编程性,开发周期短,集成化程度高等特点,它可以将部分器件完成的功能在该芯片内部实现, 这样原有的系统体积大大　　宏单元（或逻辑单元）是PLD/FPGA的最基本单元，不同产品对这种基本单元的叫法不同，如LE，MC，，Slices等，但每个基本单元一般都包括两部分，一部分实现组合逻辑，另一部分实现时序逻辑。各个厂家的定义可能不一样。对ALTERA的芯片，每个基本单元含一个触发器；对Xilinx的部分芯片，每个基本单元单元含两个触发器。一般不用“门”的数量衡量PLD/FPGA的大小，因为各家数的算法不一样，象ALTERA和Xilinx对门的计算结果就差了一倍，推荐用触发器的多少来衡量芯片的大小。如10万门的Xilinx的XC2S100有1200个slices，即含2400个触发器；5万门的ALTERA的1K50则含2880个LE，即2880个触发器
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贡献光荣榜君，已阅读到文档的结尾了呢~~
学习FPGA，FPGA很实用，功能强大。对设计者的要求不是很高，语言很简单。
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FPGA基础知识
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