FPGA是今天許多要求最嚴苛的嵌入式系統(tǒng)設計的重要元件,。由于FPGA器件的價格大幅下跌,，加上為設計人員帶來的便利性和靈活性,，FPGA在競爭激烈的全球市場上嵌入式設計產品的應用中日益增加并不足為奇,。通過建立市場實力,、了解客戶偏好,、爭取客戶忠誠度、發(fā)揮品牌效益和取得高利潤來搶先進入市場,，是推動大多數業(yè)務取得成功的關鍵,。因此，如何將下一個絕妙構想率先推向市場,？如何控制成本來賺取利潤,？如何在產品批量上市時保護其收益來源和品牌？
搶先進入市場
在組織管理,、規(guī)劃,、開發(fā)、制造和營銷的各個方面追求卓越應有助于實現搶先進入市場的終極目標,，但是從系統(tǒng)設計來看,，通過減少元件數來簡化設計十分重要，但往往會在設計過程中被人忽略,。大部分設計人員都認為關注以FPGA為基礎解決方案的單位成本,，將會帶來最低的整體系統(tǒng)成本及最快的上市時間，但卻發(fā)現為了支持所選的器件,，需要在設計中采用大量復雜和耗時的支持基建,。在低價 (以價值為基礎) 的FPGA市場上，有多種不同的技術可供嵌入式系統(tǒng)設計人員選擇,，而FPGA技術的選擇對于嵌入式系統(tǒng)設計執(zhí)行的復雜性和完成的總體時間影響很大,。
FPGA選擇的根本差異焦點
在于使用非揮發(fā)性可重編程Flash技術或以揮發(fā)性SRAM技術為基礎的FPGA。以 Flash為基礎的FPGA具有單芯片和上電即行功能,，大大簡化了系統(tǒng)級設計和最終產品的集成,。當電源發(fā)生故障時，以 Flash為基礎的FPGA于上電或欠壓檢測方面無需配置加載,，在上電時也不需要從MCU對FPGA進行加載,，而信號源,、電路布局、調試和檢測亦無需額外的電源管理電路,。此外,，在上電時，具有上電即行功能以 Flash為基礎的FPGA鎖相環(huán) (PLL) 可即時對時鐘生成發(fā)揮作用,，作為內核邏輯和I/O對信號進行控制,。以 Flash為基礎的FPGA上電即行功能提供可預測和穩(wěn)定的系統(tǒng)啟動，使設計人員能專注于設計的檢測和驗證方面,，而不是集成和調試問題,。
控制成本
為了減少企業(yè)項目的總體成本、提高利潤和增加市場份額,，實現最低的總體系統(tǒng)成本是各大公司的主要目標,。設計FPGA時，設計人員不應該把單位價格視為總體系統(tǒng)成本的唯一一環(huán),。其他常被忽略的隱藏成本也會對總體系統(tǒng)成本構成重大影響,。沒有上電即行能力便需要使用多個非必需的元件，例如用于監(jiān)控和總線維護工作,、時鐘生成和復位控制器的CPLD,，因為沒有PLL和芯片產生的信號來協(xié)助系統(tǒng)設置。對于以Flash為基礎的FPGA,，使用更少元件以降低材料成本只是整個成本節(jié)省的開端,。電路板面積的減少所降低的電路板成本、產品可靠性和良率的提高,，加上功耗的降低,，將可使用更經濟的電源及無需強制冷卻技術，使得成本進一步下降,。每一個嵌入式系統(tǒng)都有不同的要求,，但不是所有系統(tǒng)都可從減少這些元件的應用中獲益，不過一般來說,，在下一個嵌入式系統(tǒng)設計中使用非揮發(fā)性FPGA可能是降低總材料成本的最英明決定,。
除了元件、電路板和組裝的總材料成本外,，還有一些與附加非必要元件的確認、驗證和資格認證相關的重要 (及通常是無形的) 成本,。這會使得開發(fā)進度延遲及設計工程成本增加,，即由于資源的不當運用而削弱生產力。
最后,，某些產品特性必須在設計階段與操作及制造過程一起考慮,，以便提高制造的效率,。選擇非揮發(fā)性FPGA解決方案可以通過簡單化的測試和簡易的產品驗證、提高良率,、減小風險,、減小EMI、減少供應商和降低庫存,，從而降低運作成本,。
保護您的投資
在嵌入式系統(tǒng)中設計FPGA還有幾個額外問題，其影響不能用時間或成本來計量,，但對公司的總體業(yè)務可能造成破壞性的影響,。嵌入式系統(tǒng)所用的FPGA技術會直接影響設計的保密性、產品的聲譽保護和產品的責任問題,。
全化為電子行業(yè)帶來巨大的利益,，但也帶來一些嚴峻影響。信息可以快速獲取,，設計也可以通過各式技術被修改或復制,，結果使得仿制或“盜版”產品在幾個星期內便會在市場上出現。設計保密性對于公司現有和未來的業(yè)務,、信譽,、品牌資產、支持負擔和保護變得更為重要,，比產品的責任和訴訟問題更甚,。設計和IP在整個供應鏈中存在著許多風險，包括從制造商,、專業(yè)設計黑客到某些用戶,。當FPGA在系統(tǒng)的核心位置取代ASIC時，系統(tǒng)不再由ASIC所保護,。FPGA技術的選擇對于這些問題有著重要影響,，專利和訴訟并不是制止IP盜竊的有效方法。在大多數情況下,，專利的實施存在龐大的成本問題,，而且效果的不確定和缺乏國際標準使其施行困難且非常耗時。當成功贏得官司時通常已在分秒必爭的市場上輸掉業(yè)務,。 FPGA器件所配置的比特流如在每個供電周期暴露出來,，這對于設計和公司整體業(yè)務的健康發(fā)展非常不利。截取和捕捉從外圍PROM或處理器下載的器件配置信息十分容易,，而且可以在很短的時間內復制設計,。合約制造商或“黑客”在取得設計后可以對空白的標準FPGA器件進行編程，從而建造額外 的系統(tǒng),，并且在黑市銷售,。這設計也可被復制,，使得原本設計產品及投入資源開發(fā)IP的公司業(yè)務遭受損失。
以非揮發(fā)性 Flash為基礎的FPGA提供了很好的方案,，能解決這些問題,。因為它的配置比特流是編程器件本身，因此不能被截取,。這種FPGA具有很高的抗侵入能力,，即使打開和拆開器件也只能看到當中結構，而不是非揮發(fā)性存儲器單元的實際內容,。此外,，最新的 Flash FPGA解決方案還有一個集成的AES解密內核，可進行安全的現場重編程及提供過建保護,。
總體擁有成本直接受到嵌入式系統(tǒng)設計人員的做法影響,，特別是選擇FPGA技術時。其中必須留意與材料成本,、設計和工作效率相關的成本,，以及所用產品的隱藏成本，例如產品的責任和設計保密問題,。以非揮發(fā)性 Flash為基礎的FPGA提供可以取代SRAM FPGA的解決方案,，具有獨特的優(yōu)點，也許是您下一個嵌入式系統(tǒng)設計的最佳選擇,。