把软设计提升一个水平，要超越FPGA胶合逻辑应用

在一个唯一不变的领域是变化，只需回顾电子技术和设计方法的演变，就可以了解变化如何使设计工程师能够创造下一代创新产品。微处理器的大规模采用是一个很好的例子，说明廉价的新技术如何为基于软件的创新电子产品设计打开了大门。简而言之，通过将设计的主要元素——在这种情况下，控制“智能”——转移到软领域，设计工程师可以在更短的时间内创造出更好、更智能、更便宜的产品。

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这种变化意味着嵌入式软件开发商是当今定义电子产品功能和特性的主要推动者，最终将生产硬件。这种方法的成功因素在于降低了硬件复杂性以及将设计的控制元素转移到可编程域所带来的开放灵活性。

今天，大容量、低成本的可编程器件的到来为电子产品设计的发展带来了同样的希望，因为在软件领域定义系统硬件本身成为可能。高密度 FPGA 等大型设备非常适合满足这一需求。这些周期通常用于构建系统外围逻辑功能块的大部分，包括总线接口、I/O 块，甚至内存。将大量逻辑带入 FPGA 领域对硬件开发具有深远的意义，并为“软”设计的新时代打开了大门，它提供了前所未有的设计灵活性，同时具有减小电路板尺寸和复杂性的无限潜力。

虽然它有可能彻底改变电子产品开发过程，但大多数嵌入式软件开发人员仍然像以前一样工作——选择分立的硬件处理器，创建物理平台，然后在设计流程开始时使用该平台编写软件. 在嵌入式系统开发的“软件”和硬件领域缺乏探索，很大程度上是由于缺乏工具来让 C 程序员在可编程硬件级别上发展他们的技能。事实上，当前大部分 FPGA 设计流程主要来自芯片设计领域，需要非常专业的技能。

将软设计提升到一个新的水平

超越 FPGA 胶合逻辑应用需要更广阔的视野，包括充分利用可编程器件并将尽可能多的硬件带入软领域。这包括处理器功能本身的引入，如今，FPGA 中的软处理器正越来越多地转变为嵌入式平台。从根本上说，切换到带有 FPGA 的软处理器带来了结构灵活性、更小和更简单的电路板尺寸的优势。但更深层次的应用会带来更吸引人的优势。

当利用 FPGA 的可编程特性在处理器之上获得抽象层时，它为嵌入式开发人员开辟了无限的可能性——不仅在软件中实现抽象级设计，而且在硬件中实现。想象一个系统，其中处理器通过可配置硬件（本质上是硬件包）连接到其内存和外围设备 – 这将接口抽象为处理器。只需对 FPGA 重新编程即可更改硬件封装，系统设计人员可以轻松更改处理器内核，甚至在硬处理器或软处理器之间切换，而无需修改其他系统硬件。从系统的角度来看，所有处理器都是相似的，这简化了硬件设计过程。当然，

这种系统的优点是“之前”不需要处理器选择。该系统可能是使用某种处理器开发的，但在开发阶段发现了对更高性能的需求，并使用了更快的设备。因为封装层，处理器可以是软核、硬核，甚至是FPGA内部的硬件处理器核，而不会影响周围的硬件，因为翻译层只为外设创建标准接口。事实上，外围设备本身的连接也可以用同样的方式抽象出来。在该方案中，FPGA 为嵌入式系统的所有组件提供通用连接，有效地成为系统互连结构。也就是说，它实际上成为了标准接口的“骨干”

最后，在处理器顶部引入透明包装层创建了一个基于 FPGA 的开发环境，提供真正的处理器独立性。软件和硬件开发速度都提高了，处理器选择可以在设计过程的后期进行，有效的软件/硬件协同设计成为可能。

在软件和硬件之间转换

在可配置硬件中创建处理器和外围包装器的想法的扩展是自动生成执行软件算法的特定应用系统硬件——一种“自己的”硬件协处理器。

直接从 C 代码生成硬件的想法并不新鲜，已经实现了几个系统，直到现在的想法是通过类 C 语言创建完整的系统硬件。从本质上讲，这与使用 VHDL 或 Verilog 等 HDL 设计 FPGA 没有什么不同，需要软件开发人员学习和采用新的设计方法。真正对嵌入式开发人员有用的是让流程变得透明。设计工具必须能够处理标准 ANSI C 代码的输入，将程序员对功能的选择转化为硬件。不仅如此硬件开发转嵌入式开发难吗硬件开发转嵌入式开发难吗，系统还必须能够生成使用生成的硬件所需的所有代码。通过这种方式，嵌入式程序员将专用算法从处理器卸载到专用硬件，而无需了解底层硬件的任何设计细节。

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