【FPGA技巧篇一】FPGA設計的四種常用思想與技巧之一 ：乒乓操作
阿新 • • 發佈：2020-05-10
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本文篇章將討論一下的四種常用 FPGA 設計思想與技巧： 乒乓操作、 串並轉換、 流水線操作、 資料介面同步化， 都是 FPGA 邏輯設計的內在規律的體現， 合理地採用這些設計思想能在FPGA設計工作種取得事半功倍的效果。
FPGA 的設計思想與技巧是一個非常大的話題， 由於篇幅所限， 本文僅介紹一些常用的設計思想與技巧， 包括乒乓操作、 串並轉換、 流水線操作和資料介面的同步方法。
希望本文能引起工程師們的注意， 如果能有意識地利用這些原則指導日後的設計工作， 將取得事半功倍的效果！
乒乓操作是FPGA設計中經常用到的設計思想，常用於需要提高資料效率的地方。其主要特點有：
- 實現資料的無縫緩衝和處理；
- 可節約緩衝區空間；
- 可實現低速模組處理高速模組。
典型的乒乓操作原理如下圖：
如圖所示：
- T1時刻，DATA_T1存入buffer 1；
- T2時刻，buffer 1已被寫滿，DATA_T2存入buffer 2， 同時buffer 1將DATA_T1送至運算模組處理；
- T3時刻，DATA_T3存入buffer A1，同時buffer 2將DATA_T2送至運算模組處理；
然後重複2、3階段的操作。
這裡正是利用了乒乓操作完成資料的無縫緩衝與處理，乒乓操作可以通過“輸入資料選擇控制”和“輸出資料選擇控制”按節拍，相互配合地進行來回切換，將經過緩衝的資料流沒有停頓的送到“後續處理模組”。把乒乓操作模組當作一個整體，站在這個模組的兩端看資料，輸入資料流和輸出資料流都是連續不斷的，沒有任何停頓，因此非常適合對資料流進行流水線式處理。
從上圖也可以看出乒乓操作的核心就是控制緩衝模組的讀寫，具體可以細化為輸入資料控制模組、緩衝模組1、緩衝模組2以及輸出資料控制模組，這裡的緩衝模組可以是FIFO、BRAM、SDRAM等。
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