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FPGA器件选型研究
1 引 言
   
现场可编程门阵列FPGA有集成度高、体积小、灵活可重配备、实验风险小等长处，在复杂数字系统中得到了越来越广泛应用。随着FPGA技术成熟和不断飞速发展，数字电路设计只需一片FPGA器件、某些存储设备和某些电气接口匹配电路解决方案已成为主流选取方案。依照近年应用经验，有关数字系统中，FPGA器件选型非常重要，不合理选型会导致一系列后续设计问题，有时甚至会使设计失败；合理选型不光可以避免设计问题，并且可以提高系统性价比，延长产品生命周期，获得预想不到经济效果。
   
通过进一步研究，总结了如下选型问题：器件供货渠道和开发工具支持；器件硬件资源；器件电气接口原则；器件速度级别；器件温度级别；器件封装；器件价格。
   2 FPGA器件选型应当考虑问题
    2．1 器件供货渠道和开发工具支持
   
当前，重要FPGA供应商有Xllinx公司、Altera公司、Lattic公司和Actel公司[1]，其中Xllinx公司和Altera公司规模最大，能提供器件种类非常丰富[2，3]。FPGA发展速度非常快，诸多型号FPGA器件已不是主流产品，为了提高产品生命周期，最佳在货源比较足主流器件中选型。当前，Altera公司主流器件有CycloneⅡ，CycloneⅢ，StatixⅡ，StatixⅡGX，StatixⅢ和StatixⅢGX等系列，其中CycloneⅡ和CycloneⅢ系列重要应用于逻辑设计和简朴数字信号解决，StatixⅡ和StatixⅢ系列重要应用于高速复杂数字信号解决和高速逻辑设计，StatixⅡGX和StatixⅢGX系列重要应用于通讯领域[1]；Xllinx公司主流器件有Spartan-3E，Spartan-3A，Virtex-4LX，Virtex-4 SX，Virtex-4 FX，Virtex-5 LX，Virtex-5SX和Virtex-5 FX等系列，其中Spartan-3E和Spartan-3A系列重要应用于逻辑设计和简朴数字信号解决，Vir-tex-4 LX和Virtex-5 LX系列重要应用于高速逻辑设计，Virtex-4 SX和Virtex-5 SX系列重要应用于高速复杂数字信号解决，Virtex-4 FX和Virtex-5 FX系列重要应用于嵌入式系统[3]。
   
两家公司都提供了先进开发工具。Xllinx公司有集成开发环境ISE，Altera公司有集成开发环境QuartusⅡ，两个集成开发环境支持我司所有器件设计和开发[2，3]。该集成开发环境不但功能强大、界面和谐，并且有诸多第三方合伙伙伴提供相应技术支持，能使器件获得更高性能。因而，如果没有特殊应用规定，建议最佳在这两家公司进行器件选型。
    2．2器件硬件资源
   
硬件资源是器件选型重要原则。硬件资源涉及逻辑资源、I／O资源、布线资源、DSP资源、存储器资源、锁相环资源、串行收发器资源和硬核微解决器资源等。
   
逻辑资源和I／O资源需求是每位设计人员最关怀问题，普通都会考虑到，可是，过度消耗I／O资源和布线资源也许产生问题却很容易被忽视。主流FPGA器件中，逻辑资源都比较丰富，普通可以满足应用需求。可是，在比较复杂数字系统中，过度I／O资源消耗也许会导致2个问题[2，3]：F