毕业论文答辩自述稿及提问20160430

中传本科毕业论文答辩自述稿中传本科毕业论文答辩自述稿 尊敬的各位老师 下午好 我的毕业设计题目是 基于 FPGA 的数字音频信号源设计实现 我是通信工程专业 14 级秋季本科班的郭胜强 学号 1409421031001 下面我将这篇论文的毕业论文选题的目的 意义 写作内容 成果 结论 存在的不足向各位老师作简要的陈述 首先 我想谈谈为什么选这个题目及这篇文章的目的和意义 我当时之所以选择 基于 FPGA 的数字音频信号源设计实现 这个题目是因 在日常工作生活中遇到的问题中有很多需要进行声音处理 所以选用 FPGA 器件 实现音频信号源处理的方案 即对声音信号进行了采集 处理 传输存储和还 音回放工作以及如何在噪声环境中如何能有效地地把需要的语音信号提取出来 消除或者衰减噪声 从而显著提高数字音频信号源的质量方面的工作 我们经常 在外的现场声音采集过程中 周围会遇到汽船声 高频啸叫声 怎样处理 我 们可以通过实时监听 通过滤波器高 低 带通方式的选择 以提高声音的清 晰度 可听度 提高现场的扩声效果并提高声音录制质量 另对系统如何进行声音信号采集 声音信号模数转换 编码 压缩 声音 信号滤波 音频信号输出 传输 还音等工作进行了探讨 其次 我想谈谈这篇文章的结构和主要内容 我的论文主要分为以下 5 个部分 第一部分主要音频采集 数据处理部分基本原理 主要内容是音频采集 数 据处理部分简介和介绍 FIR Finite Impulse Response 数字滤波器基本原理 首先使用话筒把收集到的语言信号作为输入信号 然后将收集到的音频信号 转换为连续的电信号 耳机播放的声音是由经过滤波后转换的模拟音频信号 LM4550 AC 97 2 1 芯片将输入的模拟音频信号经过采样 量化 编码转换为数 字音频信号 FPGA 中的 AC 97 模块用来发送及接收 256bit 的串行数据流 具有 I O 的 18 位立体声 PCM 数据端口 AC 97Commands 的命令则是用来执行初始化命 令和设置放大器增益等 FPGA 通过配置接口编写 Verilog 程序来控制 LM4550 AC 97 2 1 芯片的正常工作 FPGA 和 LM4550 AC 97 2 1 芯片通过数据 传输接口实现音频信号编码后的的发送与接收 FIR 滤波器将 LM4550 传输来的 数字化音频数据处理后 经过数据传输接口传送到 LM4550 AC 97 2 1 芯片的 模数转换后 其模拟信号由耳机线路输出 本文着重讨论借助MATLAB设计FIR滤波器 FIR滤波器的系数通常有两种方 法可以获得 一种是通过使用FDATooI工具箱来实现 FDATooI是MATLAB中内嵌 的一种专门用于滤波器分析和设计的工具 FDATooI可以设计出几乎所有的常规 滤波器 它简单方便 灵活 另一种方法则是选用一种算法去逼近满足设计指 标要求的理想滤波器模型 通过编程的方法获得滤波器的系数 本文不再赘述 本文中设计的FIR滤波器的系数是经FDATooI工具箱获得 第二部分数据传输部分 本设计的数据传输部分拟采用以太网传输 具体 来说使用 3 类双绞线的 l0BASE T 方式 在上一节中提到的通过帧结构封装 多 路时分复用后的数据流转换成串行数据后 通过以太网芯片 对数据流进行 IP 包的封装 封装好的 IP 包 通过 RJ45 的接口 经华为 Quidway S2700 series 交换机 再通过 RJ45 的接口按照协议传送到服务器 并将数据流信息存储到服 务器上 第三部分是还音部分 还音是整个音频系统的最后一个环节 还音的过程是这样的 通过网络将 服务器中的数据流信息传送过来 由于先前对多路音频进行了时分复用 所以 在此首先对数据流信息进行解复用 解复用后 生成多路音频数据流 将每一路 音频数据流进行帧结构解析 去除帧头 帧尾 通道号 时间同步信号信息 纠错码信息 同时将时间同步信号信息和通道号信息提取出来 这样就解析出 来带有通道的多路音频数字信号 这些信号之间的延迟信息通过时间同步信号 信息来体现 然后将每一通道的音频数据信息进行归一化处理 形成可以播放 的 wav 文件 根据通道号和时间同步信号信息通过不同的扬声器播放出来 到 此 就完成了还音的过程 第四部分主要是是各模块的设计 一 音频采集 处理硬件平台的实现 二 传输部分平台的实现 三 还音部分平台的实现 第五部分主要是系统的综合测试和整体实现 一 采集 处理部分的整体实现 二 系统功能验证和效果分析及硬件实物验证 三 传输存储和还音部分综合测试和整体实现 我的论文结论是 本课题研究了基于 FPGA 的数字音频源设计实现 并利用 FPGA 设计了对声音信号进行了采集 处理 回放以及如何在噪声环境中如何能 有效地地把需要的语音信号提取出来 消除或者衰减噪声 同时进行了传输存储 和还音重放的设计工作 系统在设计过程中以 Xilinx 公司 Spartan 6 系列 XC6SLX45 芯片为核心芯 片 通过 XC6SLX45 芯片控制 LM4550 将麦克风采集到的语音信号实时的处理转 换为数字信号 并将数据传给主控制芯片 XC6SLX45 对数字音频信号进行滤波 处理 滤除非有用信号 利用 FPGA Field Programmable Gate Array 可编 程门阵列 可反复编程 擦除 使用的特点成功的解决了语音滤波器可重构的特 点 本文中基于 FPGA 的音频采集系统中的滤波器的设计实现了结构灵活 实时 性好 通用性强 占用资源少 运行速率高等优点 本文对系统如何进行声音信号采集 声音信号模数转换 编码 压缩 声 音信号滤波 音频信号输出 传输 还音等工作进行了探讨 本论文主要完成 工作如下 1 实现了音频的采集 信号稳定 2 对音频信号的处理完成了简单的同步处理 3 对音频信号采用时分复用方法进行数据处理 4 完成了对信号的测试 5 接收的音频数据能够通过软件解析接出来 6 本系统把从话筒收集到的语音信号进行实时处理转换为数字信号 并将 数据传给主控制 FPGA 芯片 XC6SLX45 然后对数字音频信号进行滤波处理 通 过设计数字滤波器来处理噪声信号 消除或者衰减噪声 7 借助 MATLAB 软件来设计 FIR 数字滤波器 使用 FDATooI 工具箱设计滤波 器的系数 利用 MATLAB Simulink 建模及算法级仿真 验证了设计滤波器的可 行性 8 采用时下比较流行的 System Generator 设计 FPGA 的方式 构建了音频 采集系统中的滤波器的硬件模型 完成了采集模块 时钟控制模块 按键防抖 动模块 滤波系统模块的设计与仿真 并在 ISE 软件中进行了综合 验证了软 件设计的可行性 最后 我想谈谈这篇文章存在的不足 本文设计把首先对模拟音频信号进行 量化采集 其次量化音频信号通过 FPGA 数据处理 是否通过 FIR 数字滤波器输 出 然后通过异步串口输出存储 最终通过软件解码 对音频量化信号归一化 处理 将声音回放出来 整个过程已经实现 但是还存在一些问题 需要进一 步的改进和加强 1 数据存储方面有新的改进 2 获取更高精度的音频数据 在这篇论文的写作过程中 我尽可能多地收集资料 虽然从中学到了许多 有用的东西 也积累了不少经验 但由于自己学识浅薄 认识能力不足 在理 解上有诸多偏颇和浅薄的地方 也由于理论功底的薄弱 存有不少逻辑不畅和 辞不达意的问题 加之时间紧迫和自己的粗心 与老师的期望相差甚远 许多 问题还有待于进一步思考和探索 借此答辩机会 万分恳切的希望各位老师能 够提出宝贵的意见 多指出这篇论文的错误和不足之处 我将虚心接受 从而 进一步深入学习研究 使该论文得到完善和提高 以上是我的论文答辩自述 敬请各位专家评委老师提出宝贵的意见 谢谢 这篇论文是在我的指导老师李彦菲副教授及南广学院何光威副教授的悉心 指点下完成的 论文的选题是经该论文选题是经李老师审核通过并给我提出此 文的写作基调和原则 何老师在我撰写论文的过程中付出了大量心血 本文经 过一二三稿并最终定稿 这期间何老师对我的论文进行了详细的修改和指正 并给予我许多宝贵的建议和意见 给予了我极大的帮助 在专业知识水平上 二位老师敢于尝试 锲而不舍 推陈出新的的精神是我永远学习的榜样 并将 积极影响我今后的学习和工作 在此我谨向李老师 何老师表示崇高的敬意和 衷心的感谢 不管今天答辩的结果如何 我都会由衷的感谢二位老师的帮助和 指导 感谢各位评委老师的批评指正 下面是本论文的提问问答下面是本论文的提问问答 1 1 什么是什么是 FPGA FPGA 答 答 现场可编程门阵列 现场可编程门阵列 FPGAFPGA FieldField ProgrammableProgrammable GateGate Array Array 2 2 在基于 在基于 FPGAFPGA 的数字音频信号源设计实现过程中 遇到哪些问题 是如何解的数字音频信号源设计实现过程中 遇到哪些问题 是如何解 决的 决的 答 除了在知识网等网站购买资料外 弄通电路原理和完成线路设计之后 动答 除了在知识网等网站购买资料外 弄通电路原理和完成线路设计之后 动 手开始试验 比如 手开始试验 比如 1 1 在试验存储音频文件时 弄通网络需调试安装软件 在试验存储音频文件时 弄通网络需调试安装软件 我只好用自己的笔记本直接连接以证明其可靠性 可行性 我只好用自己的笔记本直接连接以证明其可靠性 可行性 2 2 在试验还音过在试验还音过 程中 遇到了波形与音量大小不一样 需反复调试的问题 将通道的音频数程中 遇到了波形与音量大小不一样 需反复调试的问题 将通道的音频数 据信息进行归一化处理 形成可以播放的据信息进行归一化处理 形成可以播放的 wavwav 文件 根据通道号和时间同步文件 根据通道号和时间同步 信号信息通过不同的扬声器播放出来 另一方面是信号信息通过不同的扬声器播放出来 另一方面是 pcpc 控制延时信息来控制控制延时信息来控制 声卡之间的协作播放 从而达到较好的还音效果 声卡之间的协作播放 从而达到较好的还音效果 3 3 对前级的实时监听 我对前级的实时监听 我 们由耳机改为一对音箱来测试 室内效果好 线路由耳机线路输出 们由耳机改为一对音箱来测试 室内效果好 线路由耳机线路输出 3 FIR3 FIR 滤波器的工作原理滤波器的工作原理 答 答 FIR Finite Impulse Response 滤波器 有限长单位冲激响应滤波器 又滤波器 有限长单位冲激响应滤波器 又 称为非递归型滤波器是称为非递归型滤波器是数字信号处理数字信号处理系统中最基本的元件 它可以在保证任意系统中最基本的元件 它可以在保证任意 幅频特性的同时具有严格的线性相频特性 同时其单位抽样响应是有限长的 幅频特性的同时具有严格的线性相频特性 同时其单位抽样响应是有限长的 因而滤波器是稳定的系统 因此 因而滤波器是稳定的系统 因此 FIR 滤波器在通信 图像处理 滤波器在通信 图像处理 模式识别模式识别等等 领域都有着广泛的应用 领域都有着广泛的应用 在进入在进入 FIR 滤波器前 首先要将信号通过滤波器前 首先要将信号通过 A D 器件进行模数转换 把模拟器件进行模数转换 把模拟 信号转化为数字信号 为了使信号处理能够不发生失真 信号的采样速度必须信号转化为数字信号 为了使信号处理能够不发生失真 信号的采样速度必须 满足奈奎斯特定理 一般取信号频率上限的满足奈奎斯特定理 一般取信号频率上限的 4 5 倍做为采样频率 一般可用速倍做为采样频率 一般可用速 度较高的逐次逼进式度较高的逐次逼进式 A D 转换器转换器 不论采用乘累加方法还是分布式算法设计 不论采用乘累加方法还是分布式算法设计 FIR 滤波器 滤波器输出的数据都是一串序列 要使它能直观地反应出来 还滤波器 滤波器输出的数据都是一串序列 要使它能直观地反应出来 还 需经过数模转换 因此由需经过数模转换 因此由 FPGA 构成的构成的 FIR 滤波器的输出须外接滤波器的输出须外接 D A 模块 模块 FPGA 有着规整的内部逻辑阵列和丰富的连线资源 特别适合于数字信号处理有着规整的内部逻辑阵列和丰富的连线资源 特别适合于数字信号处理 任务 相对于串行运算为主导的通用任务 相对于串行运算为主导的通用 DSP 芯片来说 其芯片来说 其并行性并行性和可扩展性更好 和可扩展性更好 利用利用 FPGA 乘累加的快速算法 可以设计出高速的乘累加的快速算法 可以设计出高速的 FIR 数字滤波器数字滤波器 4 4 顶层文件是何种代码 顶层文件是何种代码 答 答 VHDLVHDL 语言编写的硬件代码 语言编写的硬件代码 5 5 本文是如何设计本文是如何设计 FIRFIR 滤波器的 滤波器的 答 答 本文着重讨论借助本文着重讨论借助MATLABMATLAB设计设计FIRFIR滤波器 滤波器 FIRFIR滤波器的系数通常有两种方滤波器的系数通常有两种方 法可以获得 一种是通过使用法可以获得 一种是通过使用FDATooIFDATooI工具箱来实现 工具箱来实现 FDATooIFDATooI是是MATLABMATLAB中内嵌中内嵌 的一种专门用于滤波器分析和设计的工具 的一种专门用于滤波器分析和设计的工具 FDATooIFDATooI可以设计出几乎所有的常规可以设计出几乎所有的常规 滤波器 它简单方便 灵活 本文中设计的滤波器 它简单方便 灵活 本文中设计的FIRFIR滤波器的系数是经滤波器的系数是经FDATooIFDATooI工具工具 箱获得 箱获得 MATLABMATLAB MatrixMatrix LaboratoryLaboratory 矩阵实验室 矩阵实验室 是是MathMath WorksWorks公司开发 公司开发 目前国际上最流行 应用最广泛的 集工程计算 图像处理 多媒体处理为一目前国际上最流行 应用最广泛的 集工程计算 图像处理 多媒体处理为一 体的软件 体的软件 MATLABMATLAB和和SimulinkSimulink是最基础的两个部分 除此以外还有信号处理 是最基础的两个部分 除此以外还有信号处理 通信工程 小波工具等很多功能强大的工具包 通信工程 小波工具等很多功能强大的工具包 MATLABMATLAB的工具箱实际上是用的工具箱实际上是用 MATLABMATLAB的基本语句编成的各种子程序集 用户可以直接调用工具箱中的函数去的基本语句编成的各种子程序集 用户可以直接调用工具箱中的函数去 解决工程问题 节省了用户所需的时间 并且这些工具箱可以任意的增减 解决工程问题 节省了用户所需的时间 并且这些工具箱可以任意的增减 6 什么是解时分复用 什么是解时分复用 答 解时分复用是时分复用的逆过程 答 解时分复用是时分复用的逆过程 复用的数据流通过一个多路选择单复用的数据流通过一个多路选择单 元 根据时隙的不同将复用之前的各路信号解出来 解除来后就形成了数据流元 根据时隙的不同将复用之前的各路信号解出来 解除来后就形成了数据流 帧结构 帧结构 7 什么是解数据流帧结构 什么是解数据流帧结构 答 解数据流帧结构是数据帧结构的逆过程 帧头帧尾在此发挥了很重要的作答 解数据流帧结构是数据帧结构的逆过程 帧头帧尾在此发挥了很重要的作 用 只要见到用 只要见到 0101010101010101 就表示在这是一个采样数据的开头位置 见到就表示在这是一个采样数据的开头位置 见到 00011110001111 就知道这是表示一个采样数据的结束位置 然后对音采样数据异或运算与奇偶就知道这是表示一个采样数据的结束位置 然后对音采样数据异或运算与奇偶 校验位的纠错码比对 检查数据传输的对错 然后记录通道号 将通道号相同校验位的纠错码比对 检查数据传输的对错 然后记录通道号 将通道号相同 的采样数据连接起来就形成了一路音频采样连续量化数据 同时对时间同步信的采样数据连接起来就形成了一路音频采样连续量化数据 同时对时间同步信 号信息进行解析 记录各路信号之间的相对延迟信息 在还音的时候将会用到号信息进行解析 记录各路信号之间的相对延迟信息 在还音的时候将会用到 这些信息 这些信息 解数据帧结构是数据帧结构的逆过程 解数据帧结构是数据帧结构的逆过程 8 8 在设本文计过程中以在设本文计过程中以 XilinxXilinx 公司公司 Spartan 6Spartan 6 系列系列 XC6SLX45XC6SLX45 芯片为核心芯片 芯片为核心芯片 通过通过 XC6SLX45XC6SLX45 芯片控制芯片控制 LM4550LM4550 其具体型号是什么 其具体型号是什么 答 是答 是 XC6SLX45XC6SLX45 CSG324CSG324 逻辑单元高达 逻辑单元高达 4366143661 个 个 9 9 LM4550LM4550 音频编解码器的简介音频编解码器的简介 答 答 LM4550LM4550 是用于是用于 PCPC 系统的音频编解码器 在它内部集成有系统的音频编解码器 在它内部集成有 18 18 位双向立体声位双向立体声 A DA D 和和 D AD A 转换电路 采样率可以在转换电路 采样率可以在 4KHz 48KHz4KHz 48KHz 间以间以 1Hz1Hz 间隔进行编程间隔进行编程 一个一个 具有具有 4 4 立体声立体声 3 3 单声道输入的模拟混合器 每一个输入均具有独立的增益 衰单声道输入的模拟混合器 每一个输入均具有独立的增益 衰 减和静音控制减和静音控制 一个一个 2 2 立体声单声道输出立体声单声道输出 具有独立独立的增益控制功能的立体具有独立独立的增益控制功能的立体 声耳机放大器声耳机放大器 真线路电平输出 具有独立的音量控制 支持真线路电平输出 具有独立的音量控制 支持 AC97AC97 2 12 1 规范 规范 支持支持 3d3d 声音立体声变换和可变采样率转换 可连接多个编码器 只有一个数据声音立体声变换和可变采样率转换 可连接多个编码器 只有一个数据 流控制器 流控制器 1010 今后 今后 FPGAFPGA 的发展主要有以下几个值得注意的方向是什么 的发展主要有以下几个值得注意的方向是什么 答 答 1 1 规模越来越大 集成度越来越高 规模越来越大 集成度越来越高 2 2 速度不断提高 性能不断提升 速度不断提高 性能不断提升 3 3 IPIP 库的利用 库的利用 4 4 价格越来越低 价格越来越低 5 5 向可编程系统芯片 向可编程系统芯片 SOPC SOPC 方向发展 方向发展 11 11 本课题研究的通常实现音频信号的数字化处理有哪两种实现方法 本课题研究的通常实现音频信号的数字化处理有哪两种实现方法 答 答 第一种是采用专用或通用的信号处理器第一种是采用专用或通用的信号处理器 通过处理器及一些辅助的结通过处理器及一些辅助的结 构组建一个独立的系统进行信号的实时处理构组建一个独立的系统进行信号的实时处理 系统包括通用系统包括通用 专用专用 数字信号处理数字信号处理 器芯片 接口芯片 存储芯片 信号转换芯片等组成 这种方法常属于专用处器芯片 接口芯片 存储芯片 信号转换芯片等组成 这种方法常属于专用处 理系统 可以开发成为拥有独立系统的产品使用 理系统 可以开发成为拥有独立系统的产品使用 第二种方法是用计算机作为主处理器第二种方法是用计算机作为主处理器 用几块数字化信号处理板组成数字化用几块数字化信号处理板组成数字化 处理系统 主要用于音频的录音 音频波形合成 剪辑 变调等 现我工作的处理系统 主要用于音频的录音 音频波形合成 剪辑 变调等 现我工作的 广播电视台的数字音频工作站系统就是这种处理系统 广播电视台的数字音频工作站系统就是这种处理系统 12 12 我所设计的我所设计的 FIRFIR 滤波器的性能指标滤波器的性能指标 答 阶数答 阶数 N N 8 8 采样频率 采样频率 48KHz48KHz 频率范围 频率范围 20 20KHZ20 20KHZ 采样数据位数 采样数据位数 1616 位 有关位 有关 FIRFIR 滤波器的设计 我在本文有较详尽的展述 滤波器的设计 我在本文有较详尽的展述 13 13 现在哪些领域都需运用音频信号的应用处理 现在哪些领域都需运用音频信号的应用处理 答 特别是消费电子领域 比如通讯设备 广播电视 电影制作设备 家答 特别是消费电子领域 比如通讯设备 广播电视 电影制作设备 家 庭影音系统设计使用等 庭影音系统设计使用等 14 FPGA14 FPGA 设计技术的优势和发展历程设计技术的优势和发展历程 答 答 现场可编程门阵列 现场可编程门阵列 FPGAFPGA FieldField ProgrammableProgrammable GateGate Array Array 已发明已发明 二十多年了 在当今的社会背景下 二十多年了 在当今的社会背景下 FPGAFPGA 具备了强大的功能 用户要实现所需具备了强大的功能 用户要实现所需 要的逻辑功能仅通过编程的方式 已不需要传统的芯片功能 要的逻辑功能仅通过编程的方式 已不需要传统的芯片功能 FPGAFPGA 本身就具备了门阵列器件高度集成和通用性强的特点 再加上其拥本身就具备了门阵列器件高度集成和通用性强的特点 再加上其拥 有用户可编程灵活度高和在规模及密度上发展不受整体框架限制的优势 在此有用户可编程灵活度高和在规模及密度上发展不受整体框架限制的优势 在此 前提下 前提下 FPGAFPGA 得到了迅猛的发展 并且其在各个领域的作用也日益突出 得到了迅猛的发展 并且其在各个领域的作用也日益突出 随着时代和社会的进步 随着时代和社会的进步 FPGAFPGA 市场日臻完善和规范 传统的市场模式已经市场日臻完善和规范 传统的市场模式已经 不存在 然而根据那些著名厂家的生产和研究分析 不存在 然而根据那些著名厂家的生产和研究分析 FPGAFPGA 具有集成程度高 结具有集成程度高 结 构灵活 结构可靠的优点 可以不断地进行研发 另外 随着半导技术的不断构灵活 结构可靠的优点 可以不断地进行研发 另外 随着半导技术的不断 完善和发展 这一技术也能得到广泛的运用 由此 完善和发展 这一技术也能得到广泛的运用 由此 FPGAFPGA 有着极大的发展前途有着极大的发展前途 且会得到很大的发展 且会得到很大的发展 15 FPGA15 FPGA 设计三大技术设计三大技术 答 答 1 1 FlashFlash EZPROMEZPROM 编程技术编程技术 FlashFlash 和和 EZPROMEZPROM 技术在应用的过程中具有稳定性好 非易失性的特点 在技术在应用的过程中具有稳定性好 非易失性的特点 在 设计的过程中及时关闭电源 其内部存数的信息也不会发生损坏和丢失 因而设计的过程中及时关闭电源 其内部存数的信息也不会发生损坏和丢失 因而 增加了器件的继承性 它结合了非易失性和可重复性的特点 因此具备着工作增加了器件的继承性 它结合了非易失性和可重复性的特点 因此具备着工作 效率高 稳定性好的优点 效率高 稳定性好的优点 2 2 反熔丝变成技术 反熔丝变成技术 反熔丝变成技术以前是开路状态存在的 在编程技术发展后 反熔丝结构反熔丝变成技术以前是开路状态存在的 在编程技术发展后 反熔丝结构 发生了一些的变化 瞬间产生的热损耗现象仍极为普遍 所以其薄绝层的物质发生了一些的变化 瞬间产生的热损耗现象仍极为普遍 所以其薄绝层的物质 发生融化反应 逐渐形成了永久性的通道 该技术具有了发生融化反应 逐渐形成了永久性的通道 该技术具有了 FPGAFPGA 的非易失性和稳的非易失性和稳 定性优点 得到了广泛运用 能够有效缓解信号传输路径的电阻及电容问题 定性优点 得到了广泛运用 能够有效缓解信号传输路径的电阻及电容问题 另外其还具很有高安全性 但是该技术的缺陷也是极为明显的 主要表现为另外其还具很有高安全性 但是该技术的缺陷也是极为明显的 主要表现为 无无 法重复变成 不能用于新产品的开发法重复变成 不能用于新产品的开发 一次性进行编程且无法进行可靠检测一次性进行编程且无法进行可靠检测 在在 不同工艺下其所造成的工作差异也很大 不同工艺下其所造成的工作差异也很大 3 3 SRAMSRAM 编程技术编程技术 SRAMSRAM 编程技术作为最基本的编程技术 它是利用对传输管的控制及存储信编程技术作为最基本的编程技术 它是利用对传输管的控制及存储信 息读写来进行的 在设计过程中 当传输管道接通时 息读写来进行的 在设计过程中 当传输管道接通时 SRAMSRAM 单元内存储的信息单元内存储的信息 可以在数据传输端读取或改写可以在数据传输端读取或改写 当传输管中断时 存储的信息会被首尾相连的反当传输管中断时 存储的信息会被首尾相连的反 相器锁定 相器锁定 此外此外 FPGAFPGA 集成了专用集成电路 还集成了各种逻辑电路 同样属于可编程集成了专用集成电路 还集成了各种逻辑电路 同样属于可编程 器件 但是器件 但是 FPGAFPGA 内部逻辑门单元可以用编程的方式来灵活实现不同的功能 不内部逻辑门单元可以用编程的方式来灵活实现不同的功能 不 在是固定不变的 但是在是固定不变的 但是 FPGAFPGA 器件的组合逻辑的逻辑比较弱 器件的组合逻辑的逻辑比较弱 FPGAFPGA 器件适合采器件适合采 用触发器比较多的结构 不适合乘积项比较多的场合 用触发器比较多的结构 不适合乘积项比较多的场合 16 FPGA16 FPGA 前沿设计技术的发展前景前沿设计技术的发展前景 答 答 随着半导体技术的发展 随着半导体技术的发展 FPGAFPGA 器件在半导体器件的地位越来越显著 器件在半导体器件的地位越来越显著 每进行一次技术的变革 每进行一次技术的变革 FPGAFPGA 产品的功耗 频率及密度等方面都会有显著的变产品的功耗 频率及密度等方面都会有显著的变 化 下面来介绍目前深亚微米工艺给化 下面来介绍目前深亚微米工艺给 FPGAFPGA 带来的挑战 在此基础上 预测带来的挑战 在此基础上 预测 FPGAFPGA 前沿设计技术的发展景况 前沿设计技术的发展景况 受到深亚微米制造工艺的巨大影响 晶体管的特征尺寸不断地减小 而受到深亚微米制造工艺的巨大影响 晶体管的特征尺寸不断地减小 而 FPGAFPGA 的密度和速度却在不断提高 芯片上的集成功能更为繁杂 静态功耗的不的密度和速度却在不断提高 芯片上的集成功能更为繁杂 静态功耗的不 断增加等因素严重刺激了传统半导体设计技术的改变 以下是相关分析断增加等因素严重刺激了传统半导体设计技术的改变 以下是相关分析 第一 从第一 从 FPGAFPGA 器件的良率来看 其密度和速度都在不断提高 这就要求我器件的良率来看 其密度和速度都在不断提高 这就要求我 们不能忽视纳米级的加工带来的生产良率问题 半导体工艺造成的影响是来自们不能忽视纳米级的加工带来的生产良率问题 半导体工艺造成的影响是来自 多方面的 为了能够从根本上解决工艺所导致的性能偏离 就必须用新的方法多方面的 为了能够从根本上解决工艺所导致的性能偏离 就必须用新的方法 及流程进行设计 更好地消除因不稳定性造成的不良影响 及流程进行设计 更好地消除因不稳定性造成的不良影响 第二 从信号的完整性来看 高速信号带来的电磁兼容第二 从信号的完整性来看 高速信号带来的电磁兼容 EMI EMI 问题日益突出问题日益突出 金金 属线宽和间距的不断减小 使互连