FPGA双核系统的直流电机调速系统设计(2)
FPGA的优点可以归纳为如下几点：效能，上市时间，成本，可靠性和长期文护五个方面。
效能--透过硬件的平行机制，FPGA 可突破依序执行 (Sequential execution) 的固定逊算，并于每时脉循环完成更多作业，超越了数位讯号处理器(DSP) 的计算功能。BDTI 作为著名的分析公司，并于某些应用中使用 DSP 解決方案，以计算 FPGA 的处理效能。在硬件层级控制 I/O 可缩短回应时间并特定化某些功能，以更符合应用需求[1]。
上市时间--针对上市时间而言，FPGA技术具有弹性与快速原型制作的功能。使用者不需进行ASIC设计的冗长建构过程，就可以在硬件中测试或验证某个观念。并仅需数个小时就可以建置其他变更作业，或替换 FPGA 设计。现成的 (COTS) 硬件也可搭配使用不同种类的 I/O，并连接至使用者设定的 FPGA 芯片。高级软件工具正不断提升其适用性，缩短了抽象层 (Layer of abstraction) 的学习时间，并针对进階控制与信号处理使用 IP cores (预先建立的函式)。
成本--ASIC 设计的非重置研发 (NRE) 费用，远远超过 FPGA 架构硬件解決方案的费用。ASIC设计的初始投资，可简单认列于 OEM 每年所出货的数千组晶片，但是许多末端使用者更需要定制硬件功能，以便用于开发过程中的数百组系统。而可程式化晶片的特性，就代表了低成本的架构作业，或组装作业的长前置时间。由于系统需求随时在变化，因此若与 ASIC 的庞大修改费用相比，FPGA 设计的成本实在微不足道[2]。
可靠性--正如软件工具提供程序化设计的环境，FPGA 电路也为程序化执行的「坚强」的建置方式。处理器架构的系统往往具有多個抽象层，得以协助多重处理程序之间的作业排程与资源分享。驱动层 (Driver layer) 控制硬件資源，而作为作业系统则管理记忆体和处理器频宽。针对任何现有的处理器核心来说，每次仅可执行1组指令码；而处理器架构的系统则可以连续处理重要作业。FPGA 不需要使用作业系统，并将产生问题的几率降到最低，采用平行执行功能与专属精密硬件执行作业。
长期文护--FPGA 晶片为即时升级 (Field-upgradable) 特性，不需要像ASIC 一般重新设计的时间与费用。举例来说，数位通讯协定的规格可随时间而改变，而 ASIC 架构的介面却可能产生文护与向下相容的问题。FPGA 具有可重设性质，可随时因应未来的需要而进行修改。当产品或系统趋于成熟时，不需耗时重新设计或修改机板配置，即可提升相关功能[4]。
1.2直流调速系统的发展趋势
在实际生产、生活当中,有许多由电动机拖动机械设备将电能转化为机械能的设施。早期为了控制、调节、使用和操作方便,除了要求具有能量转换功能外,还需要对机械设施的运行速度进行变换,由此诞生了调速技术。调速按电动机类型分直流调速和交流调速。在直流调速系统中,由于直流电动机具有电刷和整流子,因而必须对其经常进行检查,电机安装环境受到限制。例如不能在有易爆气体以及尘埃多的场合使用。
此外,也限制了电机向高转速、大容量发展。而交流电机就不存在这些问题,二者的主要不同点为:直流电机的单机容量一般为12~14MW,还常制成双电枢形式,而交流电机单机容量却可以数倍于它。 直流电机由于受换向限制,其电枢电压最高只能做到一千多伏,而交流电机可做到6~10kV。直流电机受换向器部分机械强度的约束,其额定转速随电机额定功率的增大而减小,一般仅为每分钟数百转到一千多转,而交流电机可达每分钟数千转。直流电机的体积、质量及价格要比同等容量的交流电机大。直流电机的上述特点限制了直流调速的发展,促进了交流调速技术的发展。因此,20 世纪80 年代以前,在变速传动领域中,直流调速一直占据主导地位。交流变频调速的优越性早在20世纪20年代被人们所认识。但受当时电力电子器件的限制而未能广泛应用。交流调速按控制方式分定子控制和转子控制。定子控制如多极调速、变压调速和变频调速等