FPGA是今天許多要求最嚴(yán)苛的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要元件。由于FPGA器件的價(jià)格大幅下跌，加上為設(shè)計(jì)人員帶來的便利性和靈活性，F(xiàn)PGA在競爭激烈的全球市場(chǎng)上嵌入式設(shè)計(jì)產(chǎn)品的應(yīng)用中日益增加并不足為奇。通過建立市場(chǎng)實(shí)力、了解客戶偏好、爭取客戶忠誠度、發(fā)揮品牌效益和取得高利潤來搶先進(jìn)入市場(chǎng)，是推動(dòng)大多數(shù)業(yè)務(wù)取得成功的關(guān)鍵。因此，如何將下一個(gè)絕妙構(gòu)想率先推向市場(chǎng)？如何控制成本來賺取利潤？如何在產(chǎn)品批量上市時(shí)保護(hù)其收益來源和品牌？

　　搶先進(jìn)入市場(chǎng)

　　在組織管理、規(guī)劃、開發(fā)、制造和營銷的各個(gè)方面追求卓越應(yīng)有助于實(shí)現(xiàn)搶先進(jìn)入市場(chǎng)的終極目標(biāo)，但是從系統(tǒng)設(shè)計(jì)來看，通過減少元件數(shù)來簡化設(shè)計(jì)十分重要，但往往會(huì)在設(shè)計(jì)過程中被人忽略。大部分設(shè)計(jì)人員都認(rèn)為關(guān)注以FPGA為基礎(chǔ)解決方案的單位成本，將會(huì)帶來最低的整體系統(tǒng)成本及最快的上市時(shí)間，但卻發(fā)現(xiàn)為了支持所選的器件，需要在設(shè)計(jì)中采用大量復(fù)雜和耗時(shí)的支持基建。在低價(jià) (以價(jià)值為基礎(chǔ)) 的FPGA市場(chǎng)上，有多種不同的技術(shù)可供嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員選擇，而FPGA技術(shù)的選擇對(duì)于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)執(zhí)行的復(fù)雜性和完成的總體時(shí)間影響很大。

　　FPGA選擇的根本差異焦點(diǎn)

在于使用非揮發(fā)性可重編程Flash技術(shù)或以揮發(fā)性SRAM技術(shù)為基礎(chǔ)的FPGA。以 Flash為基礎(chǔ)的FPGA具有單芯片和上電即行功能，大大簡化了系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)和最終產(chǎn)品的集成。當(dāng)電源發(fā)生故障時(shí)，以 Flash為基礎(chǔ)的FPGA于上電或欠壓檢測(cè)方面無需配置加載，在上電時(shí)也不需要從MCU對(duì)FPGA進(jìn)行加載，而信號(hào)源、電路布局、調(diào)試和檢測(cè)亦無需額外的電源管理電路。此外，在上電時(shí)，具有上電即行功能以 Flash為基礎(chǔ)的FPGA鎖相環(huán) (PLL) 可即時(shí)對(duì)時(shí)鐘生成發(fā)揮作用，作為內(nèi)核邏輯和I/O對(duì)信號(hào)進(jìn)行控制。以 Flash為基礎(chǔ)的FPGA上電即行功能提供可預(yù)測(cè)和穩(wěn)定的系統(tǒng)啟動(dòng)，使設(shè)計(jì)人員能專注于設(shè)計(jì)的檢測(cè)和驗(yàn)證方面，而不是集成和調(diào)試問題。

　　控制成本

　　為了減少企業(yè)項(xiàng)目的總體成本、提高利潤和增加市場(chǎng)份額，實(shí)現(xiàn)最低的總體系統(tǒng)成本是各大公司的主要目標(biāo)。設(shè)計(jì)FPGA時(shí)，設(shè)計(jì)人員不應(yīng)該把單位價(jià)格視為總體系統(tǒng)成本的唯一一環(huán)。其他常被忽略的隱藏成本也會(huì)對(duì)總體系統(tǒng)成本構(gòu)成重大影響。沒有上電即行能力便需要使用多個(gè)非必需的元件，例如用于監(jiān)控和總線維護(hù)工作、時(shí)鐘生成和復(fù)位控制器的CPLD，因?yàn)闆]有PLL和芯片產(chǎn)生的信號(hào)來協(xié)助系統(tǒng)設(shè)置。對(duì)于以Flash為基礎(chǔ)的FPGA，使用更少元件以降低材料成本只是整個(gè)成本節(jié)省的開端。電路板面積的減少所降低的電路板成本、產(chǎn)品可靠性和良率的提高，加上功耗的降低，將可使用更經(jīng)濟(jì)的電源及無需強(qiáng)制冷卻技術(shù)，使得成本進(jìn)一步下降。每一個(gè)嵌入式系統(tǒng)都有不同的要求，但不是所有系統(tǒng)都可從減少這些元件的應(yīng)用中獲益，不過一般來說，在下一個(gè)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中使用非揮發(fā)性FPGA可能是降低總材料成本的最英明決定。

　　除了元件、電路板和組裝的總材料成本外，還有一些與附加非必要元件的確認(rèn)、驗(yàn)證和資格認(rèn)證相關(guān)的重要 (及通常是無形的) 成本。這會(huì)使得開發(fā)進(jìn)度延遲及設(shè)計(jì)工程成本增加，即由于資源的不當(dāng)運(yùn)用而削弱生產(chǎn)力。

　　最后，某些產(chǎn)品特性必須在設(shè)計(jì)階段與操作及制造過程一起考慮，以便提高制造的效率。選擇非揮發(fā)性FPGA解決方案可以通過簡單化的測(cè)試和簡易的產(chǎn)品驗(yàn)證、提高良率、減小風(fēng)險(xiǎn)、減小EMI、減少供應(yīng)商和降低庫存，從而降低運(yùn)作成本。

　　保護(hù)您的投資

　　在嵌入式系統(tǒng)中設(shè)計(jì)FPGA還有幾個(gè)額外問題，其影響不能用時(shí)間或成本來計(jì)量，但對(duì)公司的總體業(yè)務(wù)可能造成破壞性的影響。嵌入式系統(tǒng)所用的FPGA技術(shù)會(huì)直接影響設(shè)計(jì)的保密性、產(chǎn)品的聲譽(yù)保護(hù)和產(chǎn)品的責(zé)任問題。

　　全化為電子行業(yè)帶來巨大的利益，但也帶來一些嚴(yán)峻影響。信息可以快速獲取，設(shè)計(jì)也可以通過各式技術(shù)被修改或復(fù)制，結(jié)果使得仿制或“盜版”產(chǎn)品在幾個(gè)星期內(nèi)便會(huì)在市場(chǎng)上出現(xiàn)。設(shè)計(jì)保密性對(duì)于公司現(xiàn)有和未來的業(yè)務(wù)、信譽(yù)、品牌資產(chǎn)、支持負(fù)擔(dān)和保護(hù)變得更為重要，比產(chǎn)品的責(zé)任和訴訟問題更甚。設(shè)計(jì)和IP在整個(gè)供應(yīng)鏈中存在著許多風(fēng)險(xiǎn)，包括從制造商、專業(yè)設(shè)計(jì)黑客到某些用戶。當(dāng)FPGA在系統(tǒng)的核心位置取代ASIC時(shí)，系統(tǒng)不再由ASIC所保護(hù)。FPGA技術(shù)的選擇對(duì)于這些問題有著重要影響，專利和訴訟并不是制止IP盜竊的有效方法。在大多數(shù)情況下，專利的實(shí)施存在龐大的成本問題，而且效果的不確定和缺乏國際標(biāo)準(zhǔn)使其施行困難且非常耗時(shí)。當(dāng)成功贏得官司時(shí)通常已在分秒必爭的市場(chǎng)上輸?shù)魳I(yè)務(wù)。 　　FPGA器件所配置的比特流如在每個(gè)供電周期暴露出來，這對(duì)于設(shè)計(jì)和公司整體業(yè)務(wù)的健康發(fā)展非常不利。截取和捕捉從外圍PROM或處理器下載的器件配置信息十分容易，而且可以在很短的時(shí)間內(nèi)復(fù)制設(shè)計(jì)。合約制造商或“黑客”在取得設(shè)計(jì)后可以對(duì)空白的標(biāo)準(zhǔn)FPGA器件進(jìn)行編程，從而建造額外 的系統(tǒng)，并且在黑市銷售。這設(shè)計(jì)也可被復(fù)制，使得原本設(shè)計(jì)產(chǎn)品及投入資源開發(fā)IP的公司業(yè)務(wù)遭受損失。

　　以非揮發(fā)性 Flash為基礎(chǔ)的FPGA提供了很好的方案，能解決這些問題。因?yàn)樗呐渲帽忍亓魇蔷幊唐骷旧?，因此不能被截取。這種FPGA具有很高的抗侵入能力，即使打開和拆開器件也只能看到當(dāng)中結(jié)構(gòu)，而不是非揮發(fā)性存儲(chǔ)器單元的實(shí)際內(nèi)容。此外，最新的 Flash FPGA解決方案還有一個(gè)集成的AES解密內(nèi)核，可進(jìn)行安全的現(xiàn)場(chǎng)重編程及提供過建保護(hù)。

　　總體擁有成本直接受到嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員的做法影響，特別是選擇FPGA技術(shù)時(shí)。其中必須留意與材料成本、設(shè)計(jì)和工作效率相關(guān)的成本，以及所用產(chǎn)品的隱藏成本，例如產(chǎn)品的責(zé)任和設(shè)計(jì)保密問題。以非揮發(fā)性 Flash為基礎(chǔ)的FPGA提供可以取代SRAM FPGA的解決方案，具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，也許是您下一個(gè)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最佳選擇。