FPGA低功耗設(shè)計的那些事.doc

《FPGA低功耗設(shè)計的那些事.doc》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。

1、FPGA低功耗設(shè)計的那些事　　以下是筆者一些關(guān)于FPGA功耗估計和如何進行低功耗設(shè)計的知識：　　　　1.功耗分析　　整個FPGA設(shè)計的總功耗由三部分功耗組成：1.芯片靜態(tài)功耗；2.設(shè)計靜態(tài)功耗；3.設(shè)計動態(tài)功耗。　　芯片靜態(tài)功耗：FPGA在上電后還未配置時，主要由晶體管的泄露電流所消耗的功耗　　設(shè)計靜態(tài)功耗：當FPGA配置完成后，當設(shè)計還未啟動時，需要維持I/O的靜態(tài)電流，時鐘管理和其它部分電路的靜態(tài)功耗　　設(shè)計動態(tài)功耗：FPGA內(nèi)設(shè)計正常啟動后，設(shè)計的功耗；這部分功耗的多少主要取決于芯片所用電平，以及FPGA內(nèi)部邏輯和布線資源的占用　　顯而易見，前兩部分

2、的功耗取決于FPGA芯片及硬件設(shè)計本身，很難有較大的改善。可以優(yōu)化是第3部分功耗：設(shè)計動態(tài)功耗，而且這部分功耗占總功耗的90%左右，因此所以降低設(shè)計動態(tài)功耗是降低整個系統(tǒng)功耗的關(guān)鍵因素。上面也提到過功耗較大會使FPGA發(fā)熱量升高，那有沒有一個定量的分析呢？答案當然是有，如下式：　　Tjmax>θJA*PD+TA　　其中Tjmax表示FPGA芯片的最高結(jié)溫（maximumjuncTIontemperature）；θJA表示FPGA與周圍大氣環(huán)境的結(jié)區(qū)熱阻抗（JuncTIontoambientthermalresistance），單位是°C/W；PD表示FPG

3、A總功耗（powerdissipaTIon），單位是W；TA表示周圍環(huán)境溫度?！　∫訶C7K410T-2FFG900I系列芯片為例，θJA=8.2°C/W，在TA=55°C的環(huán)境中，想要結(jié)溫Tjmax不超過100°C的情況下，可以推算FPGA的總功耗：PD　　2.功耗估計　　在講解低功耗設(shè)計之前，介紹一下xilinx的功耗估計工具XPE（XilinxPowerEsTImator），XPE主要是在項目初期，處于系統(tǒng)設(shè)計，RTL代碼并未完善階段功耗估計時使用，它是一個基于EXCEL的工具，如圖2所示，功能做的十分豐富?！　　　D2　　在設(shè)計完成綜合實現(xiàn)后，則可

4、以使用vivado自帶的功耗分析工具進行精確計算功耗。打開綜合實現(xiàn)后的設(shè)計，點擊reportpower即可得到功耗分析的結(jié)果，如圖3，4所示?！　　　D3　　　　圖4