FPGA发展新趋势：融合与互补

　　核心提示：随着FPGA技术的不断发展和创新，使RISC处理器与FPGA集成、两种系统的融合与优化、FPGA与ARM核结合实现功能互补成为新一代FPGA的发展趋势。

　　如今，FPGA技术正处在高速发展时期，芯片规模越来越大，集成度越来越高，速度不断提高，性能不断提升，功耗也越来越低。FPGA凭借其强大的并行信号处理能力，在应对控制复杂度低、数据量大的运算时具有较强的优势。但是在复杂算法的实现上，FPGA却远没有32位精简指令集计算机(RISC)处理器灵活方便，所以在设计具有复杂算法和控制逻辑的系统时，往往需要RISC和FPGA结合使用。这样，电路设计的难度也就相应地增加。

　　RISC和FPGA结合成发展趋势

　　RISC处理器与FPGA集成，减小了硬件电路的复杂性和体积，降低了功耗，提高了可靠性。

　　FPGA技术的不断发展和创新使RISC处理器与FPGA集成，从而大大减小了硬件电路复杂性和体积，同时也降低了功耗，提高了系统可靠性，两种系统的融合与优化成为新一代FPGA的发展趋势。

　　2010年，FPGA厂商Xilinx和Altera先后联手英国ARM公司瞄准下一代消费电子、汽车及工业电子应用领域，推出了各自的FPGA内嵌ARM硬核嵌入式处理器架构。与传统嵌入式微处理器概念不同，基于ARM的FPGA单片系统通过内部高速总线有效的提升系统间信号传递的速度与稳定性，摆脱了PCB布线线宽对信号带宽的限制。在降低PCB布局布线复杂程度的同时，极大程度地缩小了芯片尺寸。作为高性能、低成本协处理器的最佳选择，FPGA为处理器提供了硬件加速的空间。同时，FPGA庞大的可编程逻辑资源与灵活的可重配置能力使系统级芯片可以在内部进行软、硬件升级，解决了由升级系统功能带来的更换外部设备带来的成本问题。

　　作为迈入嵌入式系统领域的第一步，Altera和Xilinx(赛灵思)都成功地将片上系统硬核融入可编程逻辑。其中Xilinx仅与ARM合作，而Altera则提供更多嵌入式硬核的种类。然而两种系统的组合均可以根据实际应用需求进行优化与裁剪。Altera和Xilinx在2011年提出了以ARM为核心的可扩展式处理器平台。其中可编程逻辑仅作为可访问硬件资源被集成在ARM系统中。较以往的ARM处理器，这种可拓展式的嵌入式平台具有动态配置可编程逻辑的功能，可在需要时提升处理器速度，扩展处理器缓存容量。在FPGA与ARM系统接口方面，赛灵思提出的带有可编程逻辑的ARM系统解决了将FPGA嵌入ARM核方案中遇到的带宽问题。