【FPGA】对FPGA的理解

该文章主要描述对FPGA的理解及其在嵌入式开发中FPGA的配合问题。
1、FPGA的设计流程
FPGA(Field Programmable Gate Array)是一种可编程的逻辑电路，可以通过硬件描述语言Verilog或者VHDL实现逻辑电路的设计。其设计流程如下：
系统设计->Verilog/VHDL实现->功能仿真->逻辑综合->布局布线->后仿真->在线系统测试。
其中，功能仿真又可以称为前仿真，主要验证所创建的逻辑功能是否正确。
后仿真为布局布线后的仿真，对应于门电路级别的仿真，与前仿真不同，这里可以看到具体电路的布局布线对时序上的影响。

参考：《FPGADesign Flow》Altera.com
《功能仿真与时序仿真，及Modelsim的使用》

2、FPGA与嵌入式开发
之前在实习时是用CPU控制FPGA内部逻辑，达到对接口时序进行控制，对应的原理框图如下：


上图中，CPU与FLASH,DDR及CPLD采用localbus总线方式进行连接。
在这里，CPLD在业务上除了对MCU与FPGA之间的数据进行透传之外，还起到PS加载的作用。很多人可能认为这样的设计可能会比较多余，因为CPU可以直接对FPGA进行PS加载，只要模拟加载的接口时序即可，同时，这样也可以达到对FPGA的直接操作。但是，这样的设计是为了能够提高PS加载的速度。
对于CPU来说，接口时序的模拟有一定的瓶颈，速度要具体参考对应GPIO的转换速度，一般不是专门设计用来加载的GPIO口，其高低电平转换速度有限，通常为kHz，这就导致了FPGA的加载速度取决于GPIO口的速度。但对于CPLD加载FPGA这样的方式来说，CPU只需要将数据通过localbus发送给CPLD，然后加载的过程由CPLD进行，对于localbus这样的总线，参考时钟通常在66MHz左右，所以CPU发送速度有所保障，大大提升PS加载的速度。更多的PS加载流程，可参考Aletra的手册。
此外，在业务中，CPU与FPGA的控制主要通过CPU->CPLD->FPGA进行，CPLD将数据从CPU端透传至FPGA端，从而CPU能够直接操作FPGA内部定义好的寄存器，实现对应操作。

参考：《Using CPLD Improve FPGA Loading Speed》李春雨,张丽霞
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作者：Denny#
来源：CSDN
原文：https://blog.csdn.net/jaych/article/details/43732281
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这是玩到了一定高度的技术人员总结经验

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