1、低功耗嵌入式系统设计：FPGA的应用与挑战

低功耗嵌入式系统设计：FPGA的应用与挑战

1. FPGA简介

现场可编程门阵列（FPGAs）是一种可编程设备，终端用户可以用它来创建数字电路。FPGA的构建模块是可配置逻辑块（CLBs），它们以二维阵列的形式排列，并通过路由网络相互连接。

1.1 NoC通信架构

NoC通信架构是一种以通信为导向的结构，它能在单个芯片上支持多个资源及其网络。这种架构让资源既能作为独立的构建块发挥作用，又能成为特定网络的组成部分。

1.2 可重构计算

可重构计算是一种将高度灵活的计算硬件和软件组件安排在像FPGA这样的处理平台上的架构。生产完成后，FPGA可以根据功能需求重新编程以适应特定应用，这一特性使它与专为特定目的或应用而设计的ASIC区分开来。

1.3 FPGA的优势

与ASIC或全定制设计相比，FPGA具有诸多优势，包括更低的硅芯片成本、更高的性能和低功耗。FPGA制造商如Xilinx、Altera和Atmel，在不同指标上各有特点。

在数字设计中，FPGA可提高设计灵活性，加快从设计到实现的过程。由于其高性能和多功能性，基于SRAM的FPGA在配置方面具有灵活性和效率，因此在数字设计中得到广泛应用。

然而，基于SRAM的FPGA也有缺点。因为SRAM是易失性的，所以每次断电时，它们会丢失设置。为了存储配置模式，基于SRAM的FPGA需要非易失性且通常速度较慢的配置存储器，在通电时通过串行连接将配置模式传输到FPGA中。另外，虽然还有基于闪存和反熔丝的非易失性FPGA类型，但它们的性能无法满足许多高性能应用的需求。

1.4 FPGA的应