带你了解FPGA(1)--一些需要了解的概念

一些需要了解的概念

1. FPGA和CPLD
2. Verilog和VHDL
- VHDL和Verilog的共同点
- VHDL和Verilog的区别
3. FPGA的优势
4. FPGA的开发流程

1. FPGA和CPLD

FPGA和CPLD都是“反复可编程的逻辑器件”，但是在技术上却有一些差异，简单来说，FPGA是将CPLD的电路规模，功能，性能等方面强化之后的产物。两者之间的区别如下表所示：

项目	FPGA	CPLD
组合逻辑实现方式	查找表	乘积项和查找表
存储结构	易失性	非易失性
特点	内建高性能硬核功能(PLL,DLL);存储器模块；DSP模块；高速串行收发器	非易失性：即使切断电源，电路上的数据也不会丢失；立即上电：上电后立即开始工作，可在单芯片上工作
应用领域	偏向于较复杂且告诉的控制通道应用以及数据处理	偏向于简单的控制应用以及粘合逻辑
集成度	中大规模	中小规模

FPGA和CPLD的最大的区别就是存储结构的区别。

2. Verilog和VHDL

作为小白来说，很容易将Verilog和VHDL弄混，但是二者不同的。VHDL全名Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware DescripTIon Language，诞生于1982年。1987年底，VHDL被IEEE和美国国防部确认为标准硬件描述语言。Verilog HDL是一种硬件描述语言（HDL:Hardware DescripTIon Language），以文本形式来描述数字系统硬件的结构和行为的语言，用它可以表示逻辑电路图、逻辑表达式，还可以表示数字逻辑系统所完成的逻辑功能。 Verilog HDL和VHDL是世界上最流行的两种硬件描述语言，都是在20世纪80年代中期开发出来的。前者由Gateway Design AutomaTIon公司（该公司于1989年被Cadence公司收购）开发。两种HDL均为IEEE标准。

VHDL和Verilog的共同点

1、能形式化地抽象表示电路的行为和结构；

2、支持逻辑设计中层次与范围地描述；

3、可借用高级语言地精巧结构来简化电路行为和结构；具有电路仿真与验证机制以保证设计的正确性；

4、支持电路描述由高层到低层的综合转换；

5、硬件描述和实现工艺无关；

6、便于文档管理；

7、易于理解和设计重用

VHDL和Verilog的区别

Verilog HDL 推出已经有 20 年了，拥有广泛的设计群体，成熟的资源也比 VHDL 丰富。 Verilog 更大的一个优势是：它非常容易掌握，只要有 C 语言的编程基础，通过比较短的时间，经过一些实际的操作，可以在 2 ～ 3 个月内掌握这种设计技术。而 VHDL 设计相对要难一点，这个是因为 VHDL 不是很直观，需要有 Ada 编程基础，一般认为至少要半年以上的专业培训才能掌握。

目前版本的 Verilog HDL 和 VHDL 在行为级抽象建模的覆盖面范围方面有所不同。一般认为 Verilog 在系统级抽象方面要比 VHDL 略差一些，而在门级开关电路描述方面要强的多。

3. FPGA的优势

FPGA的三大特点和优势归纳如下：
① 灵活性：可重复编程，可定制；易于维护，方便移植、升级和扩展；降低NRE成本，加速产品上市时间；支持丰富的外设接口
②并行性：更快的速度，更高的带宽；满足实时处理的要求
③集成性：更多的接口和协议支持；可将各种端接匹配元件整合到器件内部，有效降低BOM成本；单片解决方案，可以替代很多数字芯片；减少板级走线，有效降低布局布线难度

4. FPGA的开发流程

简化过后的FPGA开发流程可以表示为：
功能定义/模块划分–>设计输入/RTL编码–>功能验证–>逻辑综合–>布局布线–>时序验证–>器件烧录/板级调试