XC7K420T-2FFG901I – Circuítos integrados, matrices de portas programables de campo integradas

Vantaxes
As vantaxes dos FPGA son as seguintes:
(1) As FPGA consisten en recursos de hardware como células lóxicas, RAM, multiplicadores, etc. Ao organizar racionalmente estes recursos de hardware pódense implementar circuítos de hardware como multiplicadores, rexistros, xeradores de enderezos, etc.
(2) Os FPGA pódense deseñar usando diagramas de bloques ou Verilog HDL, desde circuítos de porta simples ata circuítos FIR ou FFT.
(3) As FPGA pódense reprogramar infinitamente, cargando unha nova solución de deseño en só uns centos de milisegundos, utilizando a reconfiguración para reducir a sobrecarga de hardware.
(4) A frecuencia de funcionamento da FPGA está determinada polo chip FPGA, así como polo deseño, e pódese modificar ou substituír por un chip máis rápido para satisfacer certos requisitos esixentes (aínda que, por suposto, a frecuencia de funcionamento non é ilimitada e pode aumentará, pero se rixe polos procesos de CI actuais e outros factores).
Desvantaxes
As desvantaxes dos FPGA son as seguintes:
(1) As FPGA dependen da implementación de hardware para todas as funcións e non poden implementar operacións como saltos condicionais de ramificación.
(2) As FPGA só poden implementar operacións de punto fixo.
En resumo: as FPGA dependen do hardware para implementar todas as funcións e pódense comparar con chips dedicados en termos de velocidade, pero hai unha gran brecha na flexibilidade de deseño en comparación cos procesadores de propósito xeral.

Linguaxes e plataformas de deseño

Os dispositivos lóxicos programables son soportes hardware que concretan as funcións e especificacións técnicas establecidas das aplicacións electrónicas mediante a tecnoloxía EDA.Os FPGA, como un dos principais dispositivos que implementan este camiño, están directamente orientados ao usuario, son extremadamente flexibles e versátiles, son fáciles de usar e son rápidos de probar e implementar no hardware.
Hardware Description Language (HDL) é unha linguaxe utilizada para deseñar sistemas lóxicos dixitais e describir circuítos dixitais, os principais utilizados habitualmente son VHDL, Verilog HDL, System Verilog e System C.
Como linguaxe de descrición de hardware integral, a linguaxe de descrición de hardware de circuítos integrados de moi alta velocidade (VHDL) ten as características de ser independente do circuíto de hardware específico e independente da plataforma de deseño, coas vantaxes da capacidade de descrición de amplo rango, non dependente de dispositivos específicos, e a capacidade de describir o deseño dunha lóxica de control complexa nun código rigoroso e conciso, etc. Está apoiado por moitas empresas EDA e foi moi utilizado no campo do deseño electrónico.amplamente utilizado.
VHDL é unha linguaxe de alto nivel para o deseño de circuítos e, en comparación con outras linguaxes de descrición de hardware, ten as características dunha linguaxe sinxela, flexibilidade e independencia do deseño do dispositivo, o que o converte nunha linguaxe de descrición de hardware común para a tecnoloxía EDA e fai que a tecnoloxía EDA sexa máis accesible para os deseñadores.
Verilog HDL é unha linguaxe de descrición de hardware moi utilizada que se pode usar en varias etapas do proceso de deseño de hardware, incluíndo modelado, síntese e simulación.
Vantaxes de Verilog HDL: semellante ao C, fácil de aprender e flexible.Sensible entre maiúsculas e minúsculas.Vantaxes na escritura de estímulo e modelado.Desvantaxes: moitos erros non se poden detectar no momento da compilación.
Pros de VHDL: sintaxe rigorosa, xerarquía clara.Desvantaxes: tempo de familiarización longo, pouco flexible.
O software Quartus_II é un ambiente de deseño multiplataforma completo desenvolvido por Altera, que pode satisfacer as necesidades de deseño de varios FPGA e CPLD, e é un ambiente completo para o deseño de sistemas programables en chip.
Vivado Design Suite, un ambiente de deseño integrado lanzado polo provedor de FPGA Xilinx en 2012. Inclúe un ambiente de deseño altamente integrado e unha nova xeración de ferramentas desde o nivel do sistema ata o IC, todo construído nun modelo de datos escalable compartido e nun ambiente de depuración común.o Xilinx Vivado Design Suite ofrece núcleos IP FIFO que se poden aplicar facilmente aos deseños.