基于FPGA原型设计 能为您做些什么？

oC设计植入原型，我们能够以与最终芯片媲美的速度和准确度来运行设计，从而在最终的环境数据中进行“浸入式”测试，就如在最终芯片上进行的一样。

西班牙瓦伦西亚的 DS2 采用基于FPGA 的原型将 SoC 设计浸入到真实环境中就是一个很好的例子。

实例：浸入到真实环境数据中

电力线宽带 (BPL) 技术一般采用无法检测的信号来通过输电线发送和接收信息。BPL 的一种典型应用是将高清视频从接收器通过输电线传输到室内的任意一台显示器，如图 4 所示。DS2 的 BPL 设计核心是复杂的硬件和嵌入式软件算法，其可对电力线输入输出的高速传输信号进行编码和检索。这些电力线可能工作在噪声极高的电气环境中，因此开发工作的关键部分是在各种真实情况下验证这些算法。

DS2 的 BPL 设计核心是复杂的硬件和嵌入式软件算法，其可对电力线输入输出的高速传输信号进行编码和检索。这些电力线可能工作在噪声极高的电气环境中，因此开发工作的关键部分是在各种真实情况下验证这些算法。

DS2 的 ASIC 设计经理 Javier Jimenez 说明了基于 FPGA 的原型设计对他们的用处：“采用稳健的验证技术开发可靠的高速通信非常重要。它需要采用不同的通道和噪声模型进行大量的尝试，只有基于 FPGA 的原型可帮助我们全面测试算法，在原型上运行设计的嵌入式软件。另外，我们还可将原型拿出实验室，进行广泛的现场测试。我们可将多个原型放在真正的家居和办公环境中，其中部分电气环境非常恶劣。我们不能考虑将仿真器系统用于该目的，因为其价格非常昂贵，也不便携带。”这种在实验室外使用基于 FPGA的原型设计非常有指导意义，因为我们明白打造可靠、便携的平台对取得成功非常重要。

对实验室可行性实验的优势在项目的初始阶段，需要对芯片拓扑、性能、功耗以及片上通信结构做出基本决策。部分决策采用算法或系统级建模工具便可良好执行，但也可以采用FPGA 进行某些额外的实验。这是否是真正基于 FPGA 的原型设计呢？我们正使用 FPGA 进行某个概念的原型设计，但这与使用算法或数学工具不同，因为我们需要某些可能是由这些高级工具生成的 RTL。一旦进入 FPGA，就可采集早期信息帮助推进算法和最终 SoC 架构的优化。基于 FPGA 的原型为项目该阶段带来的优势是，可使用更准确的模型，而且这些模型的运行速度非常快，能够与实时输入互动。

这种类型的实验性原型值得一提，因为它们是在全面的 SoC 项目中使用基于 FPGA 的原型设计硬件和工具的又一途径，可为我们的投资带来更高的回报。

在实验室外使用原型

基于 FPGA 的原型设计可用于验证 SoC 设计的一个真正独到之处，是其独立工作的能力。这是因为 FPGA 可通过闪存 EEPROM 卡或其它独立介质进行配置，无需主机 PC 管理。因此该原型不但可独立运行，而且还可用于各种环境下的 SoC 设计测试，这与其它建模技术（如需要依赖主机干预的仿真）提供的环境俨然不同。

在极端情况下，原型可以完全从实验室中取出，用于现场真实环境中。比如将原型安装在开动的车辆上，研究设计对外部噪声、移动、天线场强等条件变化的依赖性。比如，本文作者就曾将移动电话的基带原型安装在车辆上，通过公共 GSM 网络在移动中拨打电话。

芯片架构师与其他产品专家需要与早期客户互动，展示其算法的重要特性。基于 FPGA 的原型设计在项目极早期的这个阶段可能是非常关键的优势，但这种方法与主流 SoC 原型设计略有不同。

将基于 FPGA的原型用于实验室外的另一种极为常见的用途是在商业展示会上进行新产品功能的预制造展示。下面让我们来研究一下英国 BBC 下属的研发部门将基于 FPGA 的原型用于实验室外和商业展示会的案例。

实例：现实世界中的原型

FPGA 独立运行的强大功能在英国用来推广 DVB-T2 的 BBC 研发项目中得到了充分展现。DVB-T2 是业界领先的最新开放式标准，其可实现通过地面发射器传播高清电视。

使用基于 FPGA 的原型的原因和大多数国际标准一样，DVB-T2 技术规范的完善花费了数年时间，来自世界各地的研究人员和技术专家用了 3 万个工程小时。只有 FPGA 才能高度灵活地满足开发过程中不断变更的需求。该规范于 2008 年 3 月终稿，并于三个月后在 6 月 26 日以《DVB 蓝皮书》的方式发行。

由于 BBC 在规范制定的同时就已经在使用基于 FPGA 的原型，由 BBC研发部 Justin Mitchell 带领的 BBC 实施团队就能够为 DVB-T2 开发一种基于硬件的调制器和解调器。该调制器建立在具有赛灵思Virtex-5 FPGA 的 Synopsy