3、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相关技术进展

在FPGA技术领域，有多项重要的技术进展。例如，Javeed等人提出的串行和并行交错模乘器，以基数 - 4交错乘法技术为基础，利用蒙哥马利幂梯技术为并行交错乘法器增加了并行性。与现有设计相比，这些模乘器的乘法操作时钟周期减少了50%，并行交错模乘器由于采用了并行技术，还将现有的与平台无关的程序速度分别提高了62%和49%。

另外，Bharat Meitei和Kumar利用ADPLL、环形振荡器、触发器等提供的所有熵种子，创建了更安全可靠的基本真随机数生成器（TRNG），基于ADPLL的TRNG作为安全解决方案具有良好的前景。同时，无线传感器网络（WSNs）在多个行业的应用持续增加，特别是在机械、传感器和设备的监测方面。与基于微控制器和微处理器的工业监测和控制系统相比，采用FPGA的主要优势在于其快速切换能力，使用具有网状芯片设计的专用ZigBee网络可以远程监控和管理任何工厂。

2. FPGA设计的应用案例

利用Vivado Design Suite 2018.3，推荐的立方设计在Kintex - 7 FPGA板上成功进行了综合、仿真和实现，并在FPGA上编程，在ASIC上执行。数据证实了该立方设计的有效性，其性能提升和面积减少超出了预期，因此该立方架构适用于高性能处理器。

还有，为绿色通信构建了28 nm Artix - 7 FPGA，使用Xilinx设计套件进行分析和仿真，用X - power分析仪计算功率，目标是降低使用FPGA设备的组织中UART的功耗。研究发现，尽管研究人员已采用多种策略来降低功耗，但仍可降低多达0.080 W，所建议的设计与现有结果相比，