FPGA原型验证

用FPGA对ASIC进行原型验证的过程

鉴于芯片设计的复杂度提升, 成功设计一个芯片所牵扯的步骤与过程也愈加复杂,所需花费的资金也成倍增加,一个典型的芯片开发项目的周期和花销如下所示

可以见到在芯片制造出来之前,很多精力会花费在RTL代码验证工作上,另外软件的相关开发工作,也会在得到芯片前开始,这2方面都需要借助FPGA原形来模拟芯片的行为,帮助硬件开发和软件开发者,共同提升工作效率。

FPGA原型在数字芯片设计中,基本是必不可少的,原因非常明显,相比用仿真器,或者加速器等来跑仿真,FPGA的运行速度,更接近真实芯片,可以配合软件开发者来进行底层软件的开发。当然FPGA原型作为芯片的替身,也是有诸多限制的,比如规模限制,速度限制,功耗限制,结构限制等,在使用FPGA原型作为芯片的替代时,需要进行相应的修改,才能完成相应功能,甚至有些功能最终无法覆盖。

如果对FPGA中可以映射为ASIC的资源做逐一对比,我们可以得到这样的表格。

摘 要: 利用Xilinx的FPGA设计了一个FPGA原型验证平台,用于无源高频电子标签芯片的功能验证。主要描述了验证平台的硬件设计,解决了由分立元件实现模拟射频前端电路时存在的问题,提出了FPGA器件选型原则和天线设计的理论模型。同时,给出了验证平台的测试结果,通过实际的测试证明了验证平台设计的正确性和可靠性。该验证平台有力地支撑了RFID芯片的功能验证,大大提高了标签芯片的投片成功率。

射频识别即RFID技术又称电子标签、无线射频识别,是一种通信技术[1]。RFID技术作为物联网发展的关键技术,其应用必将随着物联网的发展而扩大。常用的RFID分低频、高频、超高频3种,其中高频RFID典型工作频率为13.56 MHz,一般以无源为主。高频标签比超高频标签具有价格便宜、节省能量、穿透非金属物体力强、工作频率不受无线电频率管制约束的优势,最适合应用于含水成分较高的物体中,例如水果等。

基于FPGA的原型验证方法凭借其速度快、易修改、真实性的特点,已经成为ASIC芯片设计中重要的验证方法[2]。本文主要描述高频RFID芯片的FPGA原型验证平台的设计,并给出验证结果。

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