为什么fpga很适合工业应用

文章作者:Joe Mallett

有许多针对FPGA的功能安全应用，设计人员正在利用功能安全规范来帮助推动高度可靠和安全的产品到市场。例如，在工业市场中，在制造设备依赖于人们本身的互动，将电机控制和功能安全等关键子系统的集成在一起。由于它们的长寿，高处理带宽以及集成了许多功能安全技术的灵活性，FPGA是良好的适合。

关注功能安全的产品开发人员希望开发其产品，以便他们符合标准和性能要求，以防止潜在风险。设计师的挑战是功能安全规范是关于风险缓解;此想法是消除风险，直到产品达到确定的安全水平。有很多方法可以实现欲望结果，例如使用双核锁步骤进行处理器，ECC保护用于内存或某种形式的定制安全实现逻辑。为了便于构建功能安全的设计，需要支持定义方法的强大综合工具，例如同步总理，为FPG万博投注网址A设计人员提供有助于将功能安全功能的技术进入其产品。

例如，如果看电机控制，例如，越来越多的FPGA驱动这些类型的系统，这些系统正在集成功能安全性。FPGA由构建块组成，该构件包括逻辑，糟糕，寄存器，DSP，数字时钟发生器和输入和输出缓冲区，所有这些都需要考虑使用这些功能实现设计的关键部分时需要考虑。

有许多技术可以应用于保护形成设计的各种FPGA块，但是手动实施这些技术是耗时和容易出现误差。设计人员需要一组工具，允许它们通过实现可以检测错误并更正或减轻问题的技术来自动保护这些块。例如，支持设计自动化的工具，因为ECC RAM实例化，安全有限状态机（FSMS），设计（或其所选部分）的三倍，以实现三重模块冗余（TMR）和内存擦洗，所有这些帮助减轻对人们潜在伤害的风险。

图1：逻辑，RAM的自动三倍，或者在输出上使用选民逻辑注册（来源：synopsys）

我们还可能需要保护更高级的宏，如FSMS和IP块，这可能呈现挑战，例如包含同步反馈的电路。有几种技术可以应用于检测和校正FSM中的错误，包括用于创建安全状态机器的方法或用于执行汉明-3错误检测和校正。

图2：有限状态机（FSM）图和原理图（来源：Synopsys）

对于工业应用来说，制造设备的总体平均寿命正在增长，设计师需要使用和部署能够可靠工作几十年的组件。Synplify Premier等工具提供的自动化方法和单一设计流程为设计人员提供了将功能安全性快速集成到基于FPGA的设计中的能力，并根据需要将其设计移植到多种FPGA设备技术中。万博投注网址根据设计的复杂性，与手工实现错误检测和缓解相比，团队可以节省数小时甚至数周的设计实现时间。

美国EE时报首次出版