在今天的市场上，产品迅速上市的压力愈来愈大，但产品的使用寿命却不断缩短。产品设计稳定于12~18个月的周期不再存在，取而代之的是产品每6个月便会更新。缩短的使用寿命给OEM厂商带来更大的压力，需要更迅速及高效地把新设计推向市场。有研究指出，产品的推出若延迟4周，便会失去约14%的市场份额。

ASIC器件曾经是最具成本效益的系统设计方法，在得到摩尔定律 (Moore's Law) 协助的同时现在也受到其影响。半导体工艺的尺寸不断缩减，使得供应商可比以前在设计中加入更多的功能，这是好的一面。然而，与制造这些更小巧工艺相关的成本和时间却在呈指数级增长。更低的单位成本已由更高的非经常性工程开支 (NRE) 和更长的设计周期所抵消。首个硅片的开发费用可能高达2,000万美元，而随着设计人员向着90 nm及以下节点发展，预计成本还会增加，而且还要计算出错的成本。重新设计会导致掩模成本升高和上市时间延长。这种种因素迫使ASIC只能成为最大批量应用具备成本效益的方案。事实上，业界预计可编程逻辑市场在未来几年的增长大多来自于传统的大批量消费电子市场。据市场研究机构Gartner Dataquest估计，2004年的低成本FPGA市场值约3.5亿美元，预计2008年将超过11亿美元。

FPGA被普遍公认为是最迅速建构样机和开发设计的途径。FPGA硅片由于能够进行编程、调试、再编程和重复操作，因此可以很好地进行设计开发和验证，比ASIC环境能更早地实现相同的设计，而且风险更低，因为无需“重新设计”一个掩模套件，只需对FPGA重新编程即可。FPGA还可通过其现场编程能力延长产品在市场上的寿命，用以进行系统升级或修复漏洞。

图1(略)

FPGA入门套件是由FPGA供应商提供的完整设计解决方案，能让设计人员提高开发效率，实现最快的上市时间。入门套件的软件和硬件功能可为设计人员带来很多优点，包括：技术和组件评估、快速设计开发、广泛的设计调试能力及简化设计。

使用入门套件，设计人员基本上可立即采用先进的技术 (如90 nm) 和当前先进FPGA的完整平台功能。但是，哪种FPGA架构才适合您的需求呢？由于在入门套件中唯有FPGA会进入最终设计，所以应将分析的重点放在FPGA上。除了要考虑明显的总门数和性能参数等因素之外，FPGA技术本身将大大影响最终设计，因此必须仔细考量。

nvFPGA与SRAM比较

过去，以挥发性SRAM为基础的FPGA一直保持着市场领先地位。先进的CMOS工艺使得SRAM解决方案在尺寸方面优于其非挥发性的竞争对手，并使得SRAM FPGA在密度方面一直较非挥发性产品 (nvFPGA) 具有优势。然而，在以价值为基础（低端）的FPGA市场上，门密度现已足够让许多设计受到焊盘而不是内核的限制。这便为极具价格竞争力的解决方案开启了代替ASIC产品的市场。nvFPGA技术能为设计人员带来许多优势。作为单芯片解决方案，设计人员无需费力设计和处理许多与挥发性FPGA相关的支持器件和电路。由于设计工作减少，出错和调试的机会相应降低，使执行的风险也下降，因为元件不在板上便不会失效。毋需全部支持器件与电路，加上相等的单元价格，nvFPGA因此能提供较挥发性FPGA更大幅的成本节省。在以SRAM 为基础的FPGA应用中，有关支持器件和电路的成本往往不菲，这包括了启动PROM、CPLD、欠压检测电路、加电次序和其他管理元件等。

举例说，以90nm SRAM为基础的器件具有严格的内核电源电压要求，保证配置SRAM不会在系统电源欠压的情况下被破坏。配置SRAM的破坏会导致灾难性的器件损坏。而以Flash为基础的FPGA，Flash配置单元不会在欠压情况下被破坏，当电源一旦恢复，更会即时恢复。为了检测和管理以SRAM 为基础的FPGA的欠压情况，需要在设计中加入额外的外围元件，但以非挥发性Flash为基础的FPGA则没有此需要。

随着FPGA的复杂性、功能和市场份额不断增长，FPGA对知识产权的保护需求也相应增加。非挥发性Flash FPGA提供多种水平的设计保密性，较传统的以SRAM为基础的 FPGA和ASIC解决方案优胜。一个典型的系统可能糅合一个处理器/DSP、一些存储器、一些ASSP和一个或多个FPGA。如果能读出FPGA的内容，便可复制 (或加强) 整个系统的性能，因为所有其他元件都是现成的。与SRAM技术不同，使用非挥发性FPGA，外人就无法截取其比特流，也无法损害外围配置器件。

以ProASIC3 Flash为基础的FPGA提供基于FlashLock的安全保护，使用128位密钥机制保护器件内容。此外，ProASIC3器件还使用嵌入式128位AES解码内核支持安全的ISP。只有Flash FPGA技术才能提供这种领先的安全性能。


使用入门套件作出可靠决定

使用入门套件平台有多种好处，能评估供应商的元件是其中之首。很多工程师应该都读过供应商的产品手册及了解其FPGA平台的性能和功耗。但是，这些FPGA器件在实际的设计中表现如何？在给定的工作条件下，功耗会是多少？能支持设计所要求的产能吗？而确定系统性能的唯一办法是将硅片放在设计中，然后进行试运行。

不使用入门套件的另一个选择，是从头开始设计一个评估目标板，其中包括目标设备的电路板设计图和其他支持电路，以及元件。但是，设计、调试和制造这种评估目标板的机会成本非常昂贵，而且也没必要。在入门套件上进行设计是最快的方法，能让您的设计在真正的硅片上运行。


快速的设计开发

入门套件能让您“一步到位”。入门套件将软件和硬件捆绑在一个封装内，是一种一站式解决方案。此外，在快速设计中，入门套件提供的参考设计与软、硬件工具同样重要。这些代码样件提供了示例，展示如何在供应商的硅片中实现有关功能。这些过程更会经过优化，然后用于各自的架构中，容许新用户参考针对某种环境而优化的编码示例。这些编码示例的性质倾向于中性，可以量身剪裁以配合最终用户的实际应用。而其性能会作为基准，在硅片评估过程中提供协助。

设计灵活性

没有一种设计是只针对系统本身的。用户需要在系统中存取数据，不是响应外界的驱动因素并提供适当的回应，就是抽取数据进行分析/处理然后送回。正如前述，入门套件是最佳的途径，可迅速开发代码并在硅片中执行。此外，入门套件一般具有多项功能，可让设计人员快速将其设计范畴扩展至超越入门套件。

知识产权

许多设计糅合了固定或已知的功能，如通信 (即以太网和ATM)、总线接口 (即PCI和CAN) 或多媒体 (即JPEG和M-JPEG)。FPGA供应商已开发了这些固定功能块的程序库。这些程序库如可给客户使用，便有助于设计人员加快产品上市。假如系统设计人员在需要时被迫建立这些模块，就会耗费资源，而这些资源本该更好地用于强化设计方面，以胜过其竞争对手。由于这些模块大部分用于与FPGA外面的元件和系统接口，因此能符合标准非常重要。所以，设计创造只是生成这些程序库的一部分。IP验证、确认和一致性测试是创造可靠的IP程序库的主要组成部分。

入门套件基础

每个入门套件都应该由几个关键部分组成。尽管每个供应商的套件都会有所不同，但下面是标准FPGA入门套件应有的基本元件：

硬件

入门套件的核心是用于设计的真实器件。FPGA安放在带有支持电路和许多接口功能的电路板上。为了在系统中工作，FPGA一般需要支持电路。但所需的支持电路数量却因FPGA技术而异。还需要最低限度的电源和时钟源。SRAM FPGA技术也需要额外的元件，如：欠压检测器件、启动PROM和CPLD，确保系统上电时的稳定性，这是因为以SRAM为基础的器件并不是上电运行的。以Flash为基础的FPGA的入门套件不需要额外的支持硬件，使设计人员能够评估非挥发性 Flash FPGA技术的所有优点。
为了方便设计开发，入门套件板一般还支持与外围板和系统的通信与互动。管座把I/O引出和标准通信连接器，如RJ-45和DB-9是最常见的标准连接器。通常还带有调试端口，一般是JTAG。常见的还有开关和状态显示LED，以供用户在开发和评估过程中采用。额外的硬件包括电源和连接电路板至PC主机的电缆。

软件工具

当然，如果不能创造设计并将其编程到FPGA中，硬件板便会失去意义。入门套件备有一套开发软件。由于这些软件工具是与套件一起“免费”供应的，因此通常都会有时间限制，或是全功能版本的精简款。这些工具的提供是为了让开发人员进行适当的硅片评估，当然，也是为了吸引开发人员购买全功能的软件版本。然而，所有入门套件都不尽相同，较佳的套件当然具有全面和完整的软件工具，没有时间限制，以及全面的调试和编程能力。

工具套件因供应商而异，但大部分套件都支持一些基本功能。为了进行设计创造和验证，用户可利用工具套件导入或创制设计。要实现设计，就须支持设计编译、电路板设计和布线布局。最后，为了将设计导入FPGA中，还要生成设计比特流。比特流的来源取决于FPGA技术。对于以挥发性SRAM为基础的FPGA，比特流会载入入门套件的配置存储器中。而使用非挥发性FPGA时，比特流会直接编程至器件中。大多数入门套件都提供样板设计和指导手册，以提升新工具和新开发环境的学习效率。

指导手册

好的入门套件会提供指导手册，能迅速及清楚地告诉用户如何进行设计创造和器件编程。举例说，Actel的ProASIC3入门套件便备有完整的指导手册，协助设计人员评估以 Flash为基础的FPGA的独特能力，比SRAM FPGA所能提供的性能更优秀。ProASIC3入门套件的目标是让设计人员立即开始编码及对评估板进行编程。在受控的环境中采用已知的良好代码开展设计，有助于设计人员熟悉工具、流程和硬件的应用，无需考虑编写可用的代码。此外，一些入门套件还会提供全面的入门套件PCB原理图，允许设计人员基于已知的工作电路板设计进行布局，大幅节省开发时间。

总结

分析师预测大批量消费电子应用将于未来几年大力推动可编程逻辑市场的高速增长，预计到2008年其市场将会达到11亿美元。其中，低成本FPGA市场的增长会占整个消费电子市场的一半。这个增长也会对市场带来具大压力，需要更有效及快捷地将新设计投入市场。实现这个目标最简单的方法之一是利用FPGA入门套件，它具有许多优点，包括加快产品上市时间和能够评估目标FPGA对于指定项目的适合性等。