FPGA数据采集与控制系统设计+原理图+源程序(3)
设计者的工作仅限于利用软件的方式来完成对系统硬件功能的描述，在EDA工具的帮助下，应用相应的CPLD/FPGA(Complex Programmable Logic Devices/Field Programmable Gate Array)器件，就可以得到最后的设计结果。尽管目标系统是硬件，但整体设计流程和修改过程就像是完成软件设计般的方便和高效。此外，从应用的广泛程度和深度而言，由于电子信息领域从模拟信号变身为数字信号，基于EDA的数字系统设计技术具有更大的应用市场和更紧迫的需求性。
随着电子技术的发展，应用系统向小型化，快速化，大容量，重量轻的方向发展。数字系统的设计已从芯片组合化设计走向单片系统的设计。电子设计自动化是以计算机科学和微电子技术发展为先导，汇集了计算机图形学，拓扑逻辑学，微电子学和计算机数学等多种计算机应用性学科最为先进技术，它是在先进的计算机平台上开发出来的一整套实现电子系统或电子产品自动化设计的技术，是当代电子设计技术的主流。其特点如下：
(1)采用硬件描述语言作为设计输入。用硬件描述语言对数字化得电子系统进行抽象的行为与功能描述以及具体的内部线路结构描述，从而可以在电子设计的各个阶段，每个层次进行仿真，保证设计的正确性，可以较大的降低设计成本，大幅的减少设计所需要的时间。
(2)库的引入。在各类库的引入下，使EDA工具能够完成各种自动设计过程。
(3)设计文档的管理。
(4)强大的系统建模、电路仿真功能。EDA仿真测试技术只需通过计算机，就能对所设计电子系统从各个不同层次的系统性能特点完成一系列准确的测试与仿真操作，这极大地提高了大规模系统电子设计的自动化程度。
(5)开发技术的标准化、规范化以及IP核的可重用性。EDA软件平台支持一切标准化的设计语言，它的设计成果是通用性的，IP核具有规范的接口协议。良好的可移植性与可测试性，为高效高质的系统开发提供了可靠的保证。
(6)适用于高效率大规模系统设计的自顶向下设计方案，能将所有设计环节纳入统一的自顶向下的设计方案中。
(7)可以利用计算机软件自动设计、仿真和数据测试技术。EDA不仅仅在全部设计流程上完美的利用计算机的自动设计能力，在每个层次上利用计算机完成不同内容的仿真模拟验证，而且在系统板设计结束后仍可利计算机对硬件系统进行完整的测试(边界扫描技术)。
(8)对设计者的关于硬件方面的知识和硬件方面的经验要求不高。EDA技术的标准VHDL设计语言与设计软件平台对具体硬件的没有相关性，这可以让设计者能更大程度地将自己的智慧以及创新能力集中在设计项目性能的提高和成本的降低上，而将更具体的硬件方面实现工作让硬件专门部门来进行。
(9)纯硬件系统的高可靠性[6]。
2.2 FPGA技术
2.2.1 工作原理
现场可编程门阵列(FPGA)是一个特殊的可编程器件，FPGA采用了LCA(Logic Cell Array)这样一个概念，所谓的LCA，即使逻辑单元阵列的英文简称。它的内部不仅包括了可配置逻辑模块CLB(Configurable Logic Block)，还有输入输出模块IOB(Input Output Block)以及内部连线(Interconnect)这三个重要组成部分。FPGA与传统的数字逻辑电路以及门阵列(如PAL，GAL及CPLD等)不同的是FPGA所拥有的结构，比如FPGA可以通过小型查找表(16×1RAM)来实现组合的逻辑，每一个查找表连接到固定的一个D触发器的输入端，触发器再去驱动其他逻辑电路或驱动I/O端，从而构成了不仅可以实现组合逻辑的功能还可以实现时序逻辑功能的基本逻辑单元模块，这些模块与模块之间是通过金属连线互相连接，或者连接到I/O模块。FPGA逻辑数据的实现，是通过向FPGA的内部存储器加载编程的数据，存放于存储器中的数据值确定逻辑单元的逻辑功能[7]。