基于EDA技術的FPGA應用研究

宋晨

摘 要：EDA技術的發展和廣泛應用，有效拓展了我國電子設計工作的技術發展水平，同時給FPGA技術的應用創造了充足的實踐空間，本文針對基于EDA技術的FPGA應用展開了簡要論述。

關鍵詞：EDA技術；FPGA；應用

一、EDA技術的基本特征

EDA技術的產生和應用引致了世界電子設計技術活動領域的深刻變革，從技術起源角度分析，這種技術是在以計算機輔助設計應用技術（CAD，Computer Aided Design）、計算機輔助制造應用技術（CAM，Computer Aided Made）、計算機輔助測試應用技術（CAT，Computer Aided Test）和計算機輔助工程（CAE，Computer Aided Engineering）等為代表的人工智能技術形態的協作融合背景下共同形成的。

在應用EDA技術形態相關工具開展電子設計工作的過程中，電子設計師可以基于概念、算法，以及協議等元素完成針對電子應用系統的設計活動環節，并且在一系列計算機輔助技術應用形態的共同協作和助力條件下，自動完成針對電子設計產品的電路設計、性能分析，以及IC版圖或者是PCB版圖的生成環節。

EDA技術的發展和應用代表了當代世界電子設計事業的最新發展趨向，其基本的技術特征是借助計算機設備作為主要的設計活動工具和開展平臺，并具體遵照自頂向下的電子設計工作路徑完成具體的設計工作任務。

針對EDA設計活動系統基于方案設計以及功能特征角度展開劃分，通常由硬件描述語言部分實現系統的行為級設計目標，并在此基礎上借助和應用先進的程序設計開發模塊，自動完成后續的邏輯編譯、簡化、模塊分割、系統綜合、優化處理、布局布線設置PAR，Place And Route）、模擬仿真，以及針對特定目標芯片實施的適配語句編譯和編程下載技術操作環節，而這些操作環節則實質性地共同構成了數字邏輯電路的高級設計應用方法。

作為現代電子產品設計工作領域的主要技術形態，EDA技術本身具備并行工程（Concurrent Engineering）以及自頂向下（Top-down）兩大主要設計特征，其基本的設計指導思想就是從設計技術系統的整體技術要求角度出發，從行為描述（Behaviour Description）、寄存器傳輸級（RTL，Register Transfer Level）描述，以及邏輯綜合（Logic Synthesis）三個基礎層級，最大限度地實現對設計工作任務內容的細化處理目標，并在此基礎上完成最終的設計工作任務。

二、基于EDA應用背景的FPGA應用表現

（一）在交通信號燈控制器組件中的應用

交通燈信號燈的主要使用功能是為道路中行駛的車輛提供道路通行信息指示，車輛駕駛員通過紅、綠、黃交通信號燈的切換變化規律，來做出具體的駕駛行為決策。

十字路口點位對道路通行車輛行駛狀態的控制主要是通過控制紅燈、黃燈以及綠燈的亮滅變化，并借助倒計時提示組件提示剩余燈亮時間的方式完成的。通常在十字路口交通信號燈的設備的安裝建設工作過程中需要獨立設置安裝兩套信號燈應用系統，一套針對東西行駛方向的車流實施控制，另一套針對南北行駛方向的車流實施控制。因此在實際開展十字路口交通信號燈控制器組件的設計活動過程中，應分別設置兩個彼此功能獨立的always技術模塊，并促使兩個模塊實現并行執行狀態，并應用同一時鐘信號系統針對兩個always技術模塊實施運行狀態控制，并以此保證處于東西方向和南北方向的交通信號燈能夠同時完成切換動作。

在確定上述設計思路的基礎上，還應當實施信號定義處理環節，并借此保證交通信號燈亮滅變換規律處于正常運作狀態，而針對交通信號燈控制器功能模塊開展設計工作，其主要的技術目的在于實現對交通信號燈燈亮持續時間的確定，在完成東西方向以及南北方向信號燈燈亮持續時間確定環節的基礎上，應當隨即實施引腳鎖定處理，并借此完成交通信號燈控制器組件的設計任務。事實上，在交通信號燈控制器組件設計工作過程中應用EDA技術，主要借助了EDA技術在促進簡單邏輯行為實現方面的作用，系EDA技術的簡單性應用。

（二）在數字信號處理技術過程中的應用

現階段，數字信號處理應用技術，在現代移動通信技術、語音資源信號處理技術，以及現代多媒體技術等多個具體領域中都獲取了廣泛而充分的應用空間。

在數字信號處理技術活動的開展過程或者中，最為核心性和關鍵性的技術類型就是快速傅立葉變換（FFT）技術，而在FFT技術的算法結構中，FPGA則獲取了專有化的應用空間。由于離散傅立葉變換（DFT）本身具備著較長的序列，因而在實際針對DFT開展運算處理時，可以借助分解處理將較長的DFT運算序列實施短化處理，而這種處理方法事實上也就構成了FFT思想的核心內容。

DFT序列在實際開展運算環節的過程或者，本身需要面對較大規模的運算活動量，且消耗較長的運算工作時間，因而在實際應用過程中，這種運算處理活動的預期工作目標往往較難實現。面對上述技術局面，有關技術人員在在明晰離散傅立葉變換運算缺陷的基礎上，逐步研究建構形成了一種具備快速實現特征的算法FFT結構，在實際應用FFT開展序列運算活動額過程中，具體處理的算法語句包含兩種具體的表現形式：

第一，時間抽取FFT算法語句；

第二，頻率抽取FFT算法語句。

在實際應用FFT算法語句開展運算活動的過程中，EDA技術主要運用時間抽取FFT算法語句，在數據資源輸入量水平不斷提升的背景下，系統中的邏輯單元設置數目，以及雙口RAM容量的設置需求都會發生較大幅度的增加態勢，有鑒于此，在實際進行設備系統中的FPGA技術構件選擇行為的過程中，應當充分關注上述兩個基本方面的需求水平增加現象，并以此保證相關的序列運算技術目標能夠順利實現。

三、結語

針對基于EDA技術的FPGA應用問題，本文首先簡要分析了EDA技術的基本特征，之后結合具體的實例分析了基于EDA技術背景下FPGA技術構件應用表現，預期為相關領域的研究人員提供借鑒。

參考文獻：

[1]汪明.基于EDA技術的FPGA應用研究[J].通訊世界，2015（15）.