相同的硬件，不同的應(yīng)用

　　本文于2008年5月6日收到。Marcelle Douglas：擁有美國(guó)加州國(guó)立大學(xué)的計(jì)算機(jī)科學(xué)研究生學(xué)位。

　　面對(duì)當(dāng)今電子設(shè)計(jì)行業(yè)的諸多壓力，電子設(shè)計(jì)人員應(yīng)該做些什么呢？將注意力放在產(chǎn)品智能上，并提升電子生態(tài)系統(tǒng)可能是最好的答案。器件連通性與硬件角色的變化密切相關(guān)，因此其重要性日益突顯。

變幻莫測(cè)的電子市場(chǎng)

　　電子設(shè)計(jì)的樂(lè)趣到哪兒去了？這是大多數(shù)電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員現(xiàn)在心中存在的疑問(wèn)。他們必須了解比過(guò)去更多更新的科學(xué)技術(shù)，如果這還不夠的話，諸如制造業(yè)的全球化、離岸外包等較大規(guī)模的行業(yè)趨勢(shì)正在以史無(wú)前例的速度發(fā)展。這些引起了人們太多的思考—如何使自己脫穎而出、減少投資并將產(chǎn)品在較短的時(shí)間內(nèi)推向市場(chǎng)？

　　現(xiàn)今的設(shè)計(jì)方法和生產(chǎn)環(huán)境在某種程度上仍然停留在過(guò)去，二十年前的設(shè)計(jì)制造理念無(wú)法適應(yīng)當(dāng)今較短的產(chǎn)品生產(chǎn)周期和多樣化的要求。這些陳舊設(shè)計(jì)制造理念多半僅僅是為了當(dāng)時(shí)的專業(yè)化和功能化而考慮的，并沒(méi)有考慮到將來(lái)的發(fā)展。設(shè)計(jì)人員在不確定其性能的情況下被迫在工藝開始時(shí)對(duì)硬件做出重大決策，為設(shè)計(jì)的生產(chǎn)選定特定的可編程芯片。如新產(chǎn)品的研究、設(shè)計(jì)與測(cè)試等非連續(xù)開發(fā)成本曾經(jīng)是產(chǎn)品創(chuàng)新方面優(yōu)勢(shì)的不可分割的一部分，現(xiàn)在更快的上市時(shí)間卻成為全部注意力和努力的焦點(diǎn)。更有諷刺意味的是，這種結(jié)果把真正的創(chuàng)新和成長(zhǎng)趕出了設(shè)計(jì)流程之外。

產(chǎn)品智能成為新焦點(diǎn)

　　傳統(tǒng)的方法首先開發(fā)硬件平臺(tái)，有內(nèi)置和鎖定在其內(nèi)的軟元素，將上市時(shí)間作為產(chǎn)品差異性的做法給人一種假的安全感，可惜這種方法已經(jīng)不再實(shí)用。真正的產(chǎn)品差異化(即器件智能或“IP”)實(shí)際上依賴一個(gè)強(qiáng)大的平臺(tái)，這都是改變起來(lái)最困難和最昂貴的設(shè)計(jì)元素。 

　　既然如此，為什么不將“軟性”元素作為開發(fā)流程的中心呢？這種看似單純的模式變化使人們關(guān)注的焦點(diǎn)發(fā)生了戲劇性的變化。通過(guò)將功能從固定的物理硬件上分離，設(shè)計(jì)的關(guān)鍵元素轉(zhuǎn)到了“軟”領(lǐng)域。因?yàn)椴辉倬窒抻?ldquo;硬”領(lǐng)域，他們可以被抽象到一個(gè)較高的層面上，在這個(gè)層面上，設(shè)計(jì)人員可以從用戶的角度出發(fā)動(dòng)手處理一項(xiàng)設(shè)計(jì)任務(wù)，而不需要在決定產(chǎn)品的用途之前就對(duì)硬件配置做出判斷。因而建立了一個(gè)涵蓋電子設(shè)計(jì)所有方面的設(shè)計(jì)觀點(diǎn)(而不僅僅是包含一個(gè)孤立部分)。

　　對(duì)軟 IP 的關(guān)注帶來(lái)了其它優(yōu)勢(shì)，比如使總體設(shè)計(jì)工藝一體化，使大規(guī)?？删幊绦酒夹g(shù)帶來(lái)的好處成為可能并超越當(dāng)前松散集成的點(diǎn)工具以及固定和過(guò)時(shí)的選項(xiàng)模式！

擴(kuò)展軟設(shè)計(jì)以包含硬件 

　　具有軟處理器的 FPGA 嵌入式平臺(tái)，正逐漸成為更加通用且可重構(gòu)硬件平臺(tái)的基礎(chǔ)。隨著功能的增強(qiáng)，FPGA變得更為流行且在成本預(yù)算上也變得更容易。這些平臺(tái)的軟設(shè)計(jì)擴(kuò)展越來(lái)越多地包括了曾經(jīng)屬于硬件的范疇。編程到軟設(shè)計(jì)系統(tǒng)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)正迅速成為設(shè)計(jì)最有價(jià)值的部分，同時(shí)還提升了架構(gòu)的靈活性，電路板也變得更小更適用。

　　 于是，將器件的 IP 編程到系統(tǒng)中、而不是制造在電路板上將為這美好的新世代提供最大的益處。軟設(shè)計(jì)可以在設(shè)計(jì)硬件平臺(tái)之前開始，直到當(dāng)硬件設(shè)計(jì)完成以后(即使硬件已經(jīng)到了用戶手中)也可以繼續(xù)進(jìn)行。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，現(xiàn)場(chǎng)“升級(jí)”將成為可能，這將為用戶打開一扇門，這扇門不僅可以連接到供應(yīng)商本身，而且可以連接到一個(gè)大得多的電子生態(tài)系統(tǒng)。

　　曾經(jīng)帶來(lái)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法(即電路板設(shè)計(jì))固有困難部分的復(fù)雜性被適當(dāng)?shù)亟档偷礁菀卓刂频乃缴?，關(guān)注的焦點(diǎn)又重新回到產(chǎn)品差異化和創(chuàng)新上，而只不是“幸存者”！ 

　　應(yīng)引起足夠注意的是，所有電子系統(tǒng)以軟設(shè)計(jì)為中心的開發(fā)的含義甚至超越了軟件本身。設(shè)計(jì)人員可以比較不同 FPGA 的性能優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，而無(wú)需改變他們的設(shè)計(jì)，也不用承擔(dān)更改的后果。遵循這樣的觀點(diǎn)深入設(shè)想一下，我們就會(huì)知道不但軟件能夠升級(jí)，硬件也可以升級(jí)。

一體化的設(shè)計(jì)環(huán)境具有可持續(xù)的優(yōu)點(diǎn)

　　單一工具能夠?yàn)殡娮釉O(shè)計(jì)的所有階段提供統(tǒng)一方法嗎？不斷地嘗試選擇總會(huì)找到一個(gè)正確的設(shè)計(jì)環(huán)境，該設(shè)計(jì)環(huán)境具有內(nèi)置的可重構(gòu)硬件平臺(tái)，用于開發(fā)的關(guān)鍵實(shí)施、調(diào)試和更新階段，同時(shí)能夠自由采用多家廠商提供的器件做試驗(yàn)，并更換 I/O 硬件。用于電子設(shè)計(jì)各方面的所有必要工具都將包含在內(nèi)：處理器獨(dú)立的嵌入式編碼與調(diào)試、混合原理圖和基于 HDL 的 FPGA 設(shè)計(jì)與合成，以及全部 PCB 布局。僅具有一些基本硬件知識(shí)的軟件工程師就能夠很好地使用它。由于軟件和硬件都是可升級(jí)的，所以硬件工程師可以輕松地將精力集中在設(shè)計(jì)具有獨(dú)特性的元素及其原型生產(chǎn)上。

　　采取這一步驟后，嵌入式工程師就可以在硬件中創(chuàng)建設(shè)計(jì)，并動(dòng)態(tài)地將他們的成果部署到物理硬件中，甚至無(wú)須轉(zhuǎn)到制造廠加工。 

　　再也沒(méi)有必要為滿足開發(fā)的最后期限而犧牲設(shè)計(jì)創(chuàng)新，這意味著關(guān)注點(diǎn)再一次回到創(chuàng)建最佳的用戶體驗(yàn)上—為生產(chǎn)電子產(chǎn)品的機(jī)構(gòu)提供真正的長(zhǎng)期可持續(xù)性，并在這個(gè)過(guò)程中為設(shè)計(jì)人員帶來(lái)更多的樂(lè)趣。