設計工程師，為何要用FPGA創下一代新爆品

在一個領域中，如果唯一不變的就是變化，不需要對電子技術和設計方法的發展變化做多少回顧，就能見證到變化是如何使設計工程師能夠創建出下一代創新產品。

微處理器得到大規模應用后，價廉物美的新技術為基於軟體的革新性電子產品設計打開了大門，這就是一個很好的例子。簡言之，把設計的主要元素——在這兒是控制「智能」——轉入到軟體領域后，設計工程師就可以在更短時間內創建出更好、更智能、更廉價的產品。

這個變化意味著嵌入式軟體開發人員是當今定義電子產品功能和特性的主要推動者，並且最終要把硬體生產出來。該方法的成功因素在於減少硬體複雜度和把設計的控制元素轉變到可編程領域帶來的開放靈活性。

現在大容量、低成本可編程器件的到來給電子產品設計的發展帶來了同樣的希望，因為在軟體領域定義系統硬體本身已經成為可能，比如大容量FPGA這樣的大規模器件對滿足這一需求十分理想。這些期間一般可用於構建系統外設邏輯功能塊的大件部分，包括匯流排介面、I/O塊、甚至內存。把大量邏輯引入FPGA領域對硬體開發具有深遠影響，並為『軟』設計的新時代打開了一扇大門，這為設計提供了前所未有的靈活性，同時具有減少板級尺寸和複雜性的無窮潛力。

雖然它具有對電子產品開發過程起到革命性作用的潛力，但多數嵌入式軟體開發人員仍像以前一樣工作——在設計流程的開始階段選擇分立的硬體處理器、創建物理平台，然後寫軟體使用該平台。人們在嵌入式系統開發的「軟」硬體領域缺乏探索，主要原因在於缺少讓C程序員在可編程硬體級發揮技巧的工具。

確實，當前多數FPGA設計流主要都來自晶元設計領域，需要非常專業的技巧。要超越FPGA膠合邏輯應用需要更廣闊的視野，包括充分利用可編程器件，把儘可能多的硬體引入到軟領域中。

這包括引入處理器功能本身，現在FPGA內的軟處理器正越來越多地轉變成嵌入式平台。從根本上說，改用帶FPGA的軟處理器會帶來結構靈活性、板卡尺寸更小、更簡單的優點，但深層次的應用會帶來更吸引人的優點。當利用FPGA的可編程特性獲得處理器頂層的抽象層時，就為嵌入式開發人員打開了無限可能——不僅在軟體中實現抽象級設計，而且在硬體中也實現了。

試想這樣一個系統

處理器通過可配置硬體（本質上是一個硬體包裹）與其內存和外設連接——這就抽象了處理器的介面。簡單地對FPGA重新編程就改變了硬體包裹，系統設計師可以輕易地改變處理器內核，甚至在硬的或軟的處理器之間轉換，無需修改其他系統硬體。從系統的角度來看，所有處理器都是相似的，這就簡化了硬體設計流程。當然，把這延伸到應用軟體領域也需要可以在處理器之間提供C級別兼容性的編譯器。

FPGA作為「強芯」戰略產品的重頭戲之一，國內FPGA廠商高雲半導體、同創國芯（屬於紫光集團）、上海安路科技等。

致力於開發國產FPGA解決方案並推動其產業化的高雲半導體，通用LVDS變速箱介面IP實現了內部邏輯和外部介面之間時鐘頻率和數據位寬的切換，並保證數據吞吐量守恆，同時支持發送功能和接收功能，高雲所有FPGA晶元收發變速箱切換比例都支持1：1、1：2、1：4、1：7、1：8和1：10。此外GW1N-6/9器件還支持1：16切換比例。針對隨路時鐘和隨路數據相位關係的不同需求，高雲通用LVDS變速箱介面解決同時支持邊沿對齊方式和中間對齊方式。

高雲FPGA晶元提供專用的單元模塊用於構建高速LVDS介面，可根據特定的帶寬、對齊方式、收發功能以及切換比例需求，整合單元模塊並協同工作實現相應的功能。

高雲產品應用經理徐才先生表示，「TCON市場應用，通過FPGA控制液晶屏的時序動作，將輸入視頻信號如LVDS信號，轉換成數據驅動電路所用的形式如Mini-LVDS或者RSDS信號，傳遞到數據驅動電路，控制數據驅動電路適時開啟，高雲FPGA晶元在LVDS差分引腳數以及LVDS介面性能方面恰與TCON市場需求相契合。」

高雲通用LVDS變速箱介面IP，參考設計及開發板支持GW1N-4KFQPF144封裝FPGA晶元對接通用LVDS接收信號以及mini-LVDS發送信號，後續升級版會支持GW2A系列FPGA晶元，進一步提升LVDS I/O介面性能。

不難發現，自FPGA問世以來，在複雜邏輯電路以及數字信號處理領域中扮演著越來越重要的角色，憑藉性能、上市時間、成本、穩定性和長期維護方面的優勢，在通信、醫療、工控和安防等領域佔有一席之地，在過去幾年也有極高的增長率。而近幾年，由於雲計算、高性能計算和人工智慧的繁榮，擁有先天優勢的FPGA的關注度更是到達了前所未有的高度。

加之人工智慧是當前整個科技產業探索的未來方向，也是互聯網領域的下一個浪潮。晶元處於的人工智慧產業鏈的最上游，為中下游產業鏈提供計算處理能力及相關解決方案，晶元決定了智能設備發展的深度。以FPGA來實現人工智慧應用，具有非常大的優勢，可以很輕鬆地進行各種修改或升級，以便在最短時間內支持新的人工智慧演算法。