一直以来，规划人员为敏捷开展的商场如消费电子和轿车等开发产品时，都面临严峻的上市时刻压力。可是现在，这些严厉的时刻要求现已转移至其它许多范畴，包含嵌入式操控和工业规划。
毋庸置疑，近年来议论最多的芯片规划趋势是转向体系级芯片 (System-on-a-chip; SoC) — 透过工艺技术和规划办法的日新月异而得以完成。可是SoC的开展进程依然缓慢，而且对商场的改变十分灵敏。此外，开发SoC本质上是一项本钱昂扬的高风险作业。很少公司具有满意资源，能担负将SoC产品开展成为ASIC般出产所需的非经常性工程开支 (NRE)，即便公司具有满意资源也有必要细心考虑取得出资报答的时机。
在业界，敏捷将产品推出商场的志愿十分重要。产品出售每推延一周都会对营业额形成丢失：举例说，假如产品的均匀价格为1,500美元，而其制作商估计销量将推高至每周100件，那么，规划推延三个月便会带来超越100万美元的丢失。
因而，规划人员期望将现场可编程门阵列 (FPGA) 作为灵敏的工业规划渠道。这一趋势在工业无线通讯规划方面愈加明显，而本文稍后将加以叙说。在这种运用中，开始考虑的是选用专用规范产品 (ASSP)，然后是专用集成电路(ASIC)。可是当考虑到上市时刻、施行灵敏性及未来抛弃过期等问题时，规划小组决议转向FPGA来进行项目施行。
正如咱们所料，上市时刻压力并不是导致规划人员转向可编程逻辑器材在工业规划中取得增值功用的仅有推进力。当今的工艺几何学可以完成新一代的可编程逻辑器材，能以更高的速度供给更多更高速的逻辑，和更快的而且I/O更快、更低的价位更低。因而，FPGA现能用于嵌入式运用，而曩昔由于功用原因，只要ASIC或ASSP才干到达这些要求。
如今的高功用FPGA不再局限于引入体系粘合逻辑，还可作为SoC渠道，让工业规划人员轻易地修改以进行改变、修正缺点，或在用户需求晋级和协作商场开展时创制未来的衍出产品。那些从前挑选半定制ASSP的规划人员，现已不需求再承受运用中未够抱负的解决计划；而可以经过较运用ASIC更快的速度构建以定制FPGA为根底的计划，一起能习惯改变多端的商场需求。
FPGA运用量添加的另一个原因是可编程到器材可编程参加的IP模块数量和规模大大添加，包含各种规范功用如广泛用于工业运用的8051微操控器。这类预校验和测验的IP模块专为可编程逻辑运用而优化，使规划人员可以快速构建体系并将其编程入FPGA。IP内核一般以网表或RTL资源方法供给，所以，规划人员无需更改便可快速运用，或许依照规划要求进行装备。
例如，Actel的Core8051与8051指令集相容，能让规划人员凭借对现有微操控器架构方面的经历，发挥器材中具现有的很多代码和东西的优势，进一步缩短开发周期。一般，这类内核都具有额定特性：如Core8051具有片上调试才能，能于简化内核在深度嵌入时简化的体系调试，帮忙规划人员更快地将产品推出商场。
当年产值高达在10万件以内时，FPGA可所以一个超卓的渠道，能满意许多工业和嵌入式操控商场区间的需求。以微操控器为根底的SoC的开展有两个首要要素，分别是需求集成的元件或外设数量，以及所选元件的运用软件和专用驱动程序的集成。在抱负情况下，规划人员当然期望以削减工艺进程序和元件数来缩短开发时刻。此外，他们也会简化运用软件的集成。在FPGA内运用FPGA内的可归纳或“软”IP渠道是简化规划进程和缩短上市时刻的现代化解决计划。在流程图 (图1) 中，咱们比较了运用很多IP内核构建微操控器SoC的要害进程和运用IP渠道开发FPGA规划所需的进程。
IP渠道规划将多个元件集成在一个专用模块中。这些元件模块及渠道现已进行预集成和预校验。当然，IP预构建模块的首要问题是用户或许并不想要集成渠道各部分中一切的元件和特性。这个问题的解决办法是不单将元件模块乃至这些元件模块的要害产品特性也设定成可装备。
事实上，Actel的Core8051 是这种预校验、可装备渠道的一部分，名为Platform8051。除了8位Core8051微操控器外，它还包含五个其它IP单元：Core10/100、CoreSDLC、CoreI2C、CoreSPI、和Core16X50。规划人员可指定这些IP内核的任何装备以完成与别不同的SoC规划，而支付的时刻和开支只占开发ASIC所需的一部分。
Core8051是功用完全的单周期8位微操控器单元，与盛行的ASM51指令代码相容，而且能在40 MHz以上频率作业。8051指令代码广泛用于各电子工业范畴的嵌入式体系中。图2所示为这种内核特性的阐明框图。Core10/100是以太网媒体拜访操控器，以10或 100 Mb/s的数据速率与局域网衔接，具有用于物理衔接的媒体独立接口 (MII)，并可依照IEEE802.3规范履行带抵触检测的载波传感多重拜访 (CSMA/CD) 算法。这两个内核组成了Platform8051开发套件中运用的网络服务器规划。
Platform8051还由四个其它外设内核构成：
• CoreSDLC是高速同步串行数据链路操控器，运作与作业在CPU操控下SDLC形式的Intel 80C152大局串行信道类似。该内核被用作嵌入运用的定制串行接口。
• CoreI2C是供给双线串行接口的总线操控器，支撑Philips I2C规范的100 kb/s和400 kb/s数据传输。这种菊花链式总线规范获许多消费电子和嵌入式运用选用。
• CoreSPI是串行外设接口，可在8051和外围设备之间完成同步串行数据传输。SPI是一种用于各种嵌入式运用的点对点总线规范。
• Core16X50是带有或不带FIFO支撑的通用异步收发器 (UART)，与德州仪器的16550器材软件相容，而且为Core8051添加额定的串行通道。它也可以用作串行或调制解调器接口。
在嵌入式操控运用中，Platform8051内包的元件内核都是经常用的外设，由于它们答应规划人员完成比如传感、操控、监控和通讯等要害功用。经过这些预校验单元，规划人员可以方便地从头运用IP，而毋须花费时刻将相同的内核重复开发和集成于渠道中。运用Platform8051，规划小组可以将名贵的规划和校验时刻用于开发增值的运用软件和外设，使到终究产品更具特征。
规划人员需求开发东西来创制FPGA和用于8051的运用代码。Actel的Libero规划环境可让规划人员模仿仿真和归纳完好的集成RTL，然后在网表级别对规划进行模仿仿真和时序剖析，再运用Actel的Designer软件进行布局布线。最终，运用Actel的FlashPRO或Silicon Sculptor编程器对FPGA进行编程。
在微操控器编程和调试方面，Actel与First Silicon Solutions (FS2) 和Keil Software两家公司协作。FS2 System Analyzer (www.fs2.com/isa-actel51.html) 的规划支撑运用软件的在线调试，运用Actel Core8051微操控器的特别功用和集成外设。FS2 On-Chip Instrumentation (芯片级在线调试仪；OCI™) 的延伸 – 即专用的“硅钩” – 将集成在Core8051 MCU中，让FS2可以供给功用先进和强壮的调试东西。来自Keil的 μVision (www.keil.com/uvision2/) 集成开发环境 (IDE) 将项目办理、源代码修改和程序调试组合成为功用强壮的开发环境。µVision 调试器是功用强力大的全功用器材和全面，答应软件开发人员在PC上完好全面地模仿对方针程式进行仿真。
除了软件开发东西外，Actel还供给Platform8051开发套件(www.actel.com/products/tools/demoboards/platform8051.html )，如图3所示，使规划人员可以调查Actel内核的作业情况，并敏捷和有效地创建和模仿衍出产品规划。该套件可以大幅削减体系校验时刻。它还包含一个可重编程ProASICPLUS FPGA、从前说到在器材上编程的网络服务器规划、网络服务器演示代码典范、一切相应的电缆、FS2 System Analyzer和 Keil µVision评价软件包，以及可供挑选性的FlashPRO Lite编程器。
经过渠道IP的方法，布置运用FPGA的优势清楚明了，就像最近规划的模块化无线工业网络，用于高噪声杂讯工厂环境和制作自动化中。规划小组开始想用分立ASSP，但很快发现这方法并不能在取得正确的功用组合一起满意尺度和功率需求。
换句话说，规划人员只可在ASIC和FPGA之间挑选。项目本钱剖析研究显现，关于所估计的模块批量，ASIC和FPGA器材的本钱挨近；可是FPGA毋需任何NRE出资。因而，规划小组决议选用FPGA计划。
当规划小组考虑项目所需的IP时，愈加认识到FPGA在本钱和上市时刻方面具有更大优势。 由于FPGA供货商现已具有项目所需的大多数IP，因而规划小组只需开发少数特别的IP。运用预开发和校验IP能缩短规划周期长达六个月，让规划小组可以更快的速度和更短的时刻将产品推向商场。而更短的上市时刻可带来真实的财政效果。由于产品占有的商场份额大于预期，所以推进明显地添加了出售和赢利的明显添加。
与此一起，规划小组可以依据较大型用户的运用和特定需求定制模块，而且在毋须替换整个线路板的情况下进行现场产品晋级，其间只需求对FPGA进行从头编程。此举能下降用户的全体具有本钱、添加产品的认知价值，并扩展商场需求。
工业规划人员所面临的上市时刻压力从未如此巨大。不论是规划网络接口、电机操控器、逻辑操控器、通讯体系、或任何数以百计的工业运用，FPGA结合品种繁复的可用IP正成为工业规划的优选计划。就上市时刻、履行的灵敏性及未来的产品抛弃过期等要素而言，FPGA较ASSP和ASIC解决计划具有更多优势。此外，由于许多工业运用从未到达大批量，FPGA常较传统的AS%&&&&&%计划供给更多的本钱节约。规划人员可以敏捷编程把功用编程并在运用产品中测验产品，然后对功用规范的改变进行从头编程，天然对工业工程师别具吸引力。这些特性再结合现在在功用、尺度和价格方面的前进，可让工业规划人员透过所了解的规范敏捷将产品推向商场，并使产品留存在商场的留存时刻和取得的出售收入提升至最高。
