基于FPGA的电子系统设计一体化时代已经来临

         传统的电子系统设计流程是顺序性的，即先开发硬件、硬件固定后再开发软件。

       当某个设计工程师准备开发一个新的电子系统时，他会首先通过系统需求分析和方案可行性论证确定系统的核心控制或处理单元(可能是MCU、DSP、微处理器、ASIC、FPGA或它们之间的某种组合)、存储器、外设接口、显示接口、电源和时钟，然后进行逻辑或原理图设计，设计完成后进行PCB布局布线，PCB做出来后先进行硬件调试，调试成功后再在其上进行软件调试，软件设计在逻辑设计完成后就可以做了。

       今天，随着电子产品生命周期变得越来越短，系统制造商对快速上市周期和设计灵活性提出了越来越高的要求，这促进了可编程器件在现代电子设计中的普及应用。由于可编程器件可以集成任意种类和数量的数字器件，因此它的引入使得系统设计师可以根据系统的性能和成本要求灵活地进行调整，系统的软硬件分割不一定必须在硬件设计阶段完成，这就对传统的开发和创建电子产品的流程提出了难以满足的挑战。

       Altium Designer统一电子产品开发系统就是针对上述设计挑战而推出的设计工具，它是目前业界唯一的将硬件、PCB、软件和可编程器件设计统一于一身的单一设计环境。Altium Designer中的“软”设计方法为工程师提供了一些工具，它们可用来更快地创建更智能的产品，并允许系统功能在整个开发过程中保持易更新易更改的特性。

       “当前的任何一款电子系统开发都由结构设计、PCB设计、FPGA设计和MCU设计组成，在传统的开发流程中，肯定会用到多种开发工具，而这必然带来与不同系统进行协调和格式之间的交换问题，从而不可避免地影响系统开发的效率。”Altium公司中国区总经理曲刚表示：“统一的电子设计系统解决了当前电子设计师最大的一个困扰，即上市周期。因为它消除了创新的障碍，可充分利用可编程器件的潜力，与过去相比，现在电子产品可以更快地推向市场。”

       Altium Designer将硬件设计、PCB设计、FPGA设计和嵌入式软件的开发系统集成在一个开发环境中完成，硬件和软件可根据设计需要随时进行智能分割，且无需更改PCB，而在传统的设计流程下一旦硬件需要发生变动，PCB肯定要重新布一次和加工一次，先不论增加成本，这一变动常常意味着开发周期要延长一至两周。这在产品生命窗口越来越短的今天，这一上市时间的延迟常常是致命的。

       此外，Altium Designer是一个独立平台，它支持几乎所有的FPGA产品，而不管它们来自哪一家供应商，这使得设计工程师能够充分利用当前最先进的FPGA可编程器件设计出具有更高智能的产品，并使得电子产品的系统软硬件设计实现真正意义上的并行开发，从而使得所有的电子工程师、设计师和开发商都能够在更短的时间内实现产品的快速上市，而不论他们具有怎样的FPGA设计水平和HDL专业知识水平。这就可以使工程师能够在一个更高的抽象层面上进行设计，从而可以更加自主地专注于应用中的嵌入智能，设计出更具新意和个性化的产品。

       随着不同FPGA供应商陆续不断地向市场推出新的产品，对于任何一个系统设计师来说，他现在无法在项目开始后的一段时间内确定某个供应商的FPGA就一定最适合他的应用，或者在他做出选择之后的一段时间里，其它FPGA供应商又推出了更好更便宜的产品，为了确保他能随时使用到最好的FPGA产品，他就必须选择一款跨平台的FPGA开发工具，而Altium Designer刚好可以满足他的这一独特需求。

       曲刚指出：“现代电子产品开发流程将可从Altium Designer的软元素设计中获益，第一，它允许将设计决定性因素移到开发周期后期完成，从而可避免早期的判断失误；第二，在整个设计期间，设计师可尝试不同实现方式；第三，协同软硬件设计；第四，促进设计复用和设计模块化。”

       Altium公司中国区总经理曲刚：统一的电子设计系统解决了当前电子设计师最大的一个困扰，即上市周期。

       Altium Designer目前是业界唯一一个能够消除不同类设计流程导致的障碍，并将与电子产品开发(包括硬件设计、可编程硬件和嵌入式软件)相关的不同设计原则统一化的电子产品开发系统。Altium Designer统一设计环境是指用户能够利用最新电子技术的潜力，并转向“软”设计方法，而无需掌握可编程器件的专业知识，也不需要使用专家级可编程器件的专项技术。这为公司用户提供了增强的设计灵活性，从而降低生产成本，加快产品面市时间。Altium Designer还可在任何时间以更低的总拥有成本实现在任何FPGA器件和生产厂商之间的自由转换，不需要加入附加成本和集成加载项即可增强功能，或设计完整的解决方案。

        传统电子产品设计模式是顺序模式，而且相互之间是紧密相关的，如果其中某一个环节出了问题，整个项目就无法继续进行下去。而Altium Designer的独特优势可归结为以下几点：

       1. 可以对各种硬软微处理器(包括ARM、MIPS、PowerPC、Nios II和MicroBlaze)进行软件开发；

       2. 可以透明地将软件功能卸载到可编程硬件中；

       3. 可以轻松更换嵌入式软件运行的硬件平台，实现跨源代码的平台移植；

       4. 可以轻而易举地将设计的嵌入式智能与下层硬件平台融合；

       5. 支持全面的项目管理；

       6. 提供图形化的FPGA设计系统开发；7. 打破了EDA工具高价的神话。

        秉承其一贯风格，Altium Designer只支持在Windows平台上运行。曲刚表示：“Altium短期内不会推出支持Linux平台的计划。此外，Altium Designer支持工程师采用SystemC语言开发FPGA设计，但暂时还不支持MathWorks公司的MATLAB和Simulink。”MATLAB是当前业界广为采用的一种用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境。使用MATLAB，您可以较使用传统的编程语言(如C、C++和Fortran)更快地解决技术计算问题。Simulink是一个用于对动态系统进行多域建模和模型设计的平台。它提供了一个交互式图形环境，以及一个自定义模块库，并可针对特定应用加以扩展。

      Altium Designer 6最近在DesignCon 2007大会上荣获了著名的国际工程联合会(IEC)的DesignVision奖。Altium Designer 6最终在群雄角逐的决赛中脱颖而出，被评为业内最具独特性、创新性同时对行业最有益处的设计产品。

      Altium有限公司创始人兼CEO Nick Martin表示：“这个奖项坚定了我们长期持有的信念，那就是我们需要新的方法，在电子产品开发领域持续创新并不断探索竞争优势。Altium Designer独特的设计平台将硬件、软件和可编程程硬件汇集在一个统一的环境中。我认为，要使所有与电子产品开发有关的设计师和公司充分利用‘软’系统的巨大潜能，从而以更快的速度开发更加智能化的产品，这一步是非常必要的。”

      IEC副总裁Roger Plummer对Altium Designer 6也褒奖有加，他说：“DesignVision奖是对那些能够促进高科技、产业界和学术界做出积极改变的设计的一种肯定，这也完全符合IEC的使命。”

      Altium Designer统一电子开发系统除了提供核心的统一软硬件协同设计开发环境以外，最近还加强了对高速、高密度PCB设计和高级可编程器件技术的系统支持，如其最新版本Altium Designer 6.7增加了对直接将第三方应用程序生成的FPGA核心设计导入Altium Designer统一电子开发系统的支持。

      平民化的高速高密度PCB设计工具

      传统上，对于工作频率在GHz级以上电路的PCB设计，由于此时必须考虑传输线和EMI效应，因此有实力的公司一般都会选择Cadence或Mentor Graphics的PCB设计工具，因为它们都能提供很好的信号完整性和EMI分析，以及专家设计规则驱动的PCB布局布线设计能力，但对最终用户来讲，其缺点是价格相对比较昂贵。这导致的一个问题就是，只有高端用户才用得起这么好的工具。

      但随着高速、高密度板级设计已成为当今电子设计业日益发展变化的主流，以及大量快速切换I/O和密集封装的最新电子元器件的面市，Altium相信，对于现今从事硬件设计的中小型公司的工程师而言，他们也应该有权获得这样的工具，并且可以使用这些功能，以与那些高端用户站在同一起跑线上进行竞争。

      正是基于这样的认识，Altium决定开发具备上述高端性能的低成本PCB设计工具，它就是在业界赢得高度赞誉的Altium Designer电子设计系统，该系统具备了大量的高级交互式和自动化工具。通过这些工具，所有的工程师都可以访问、管理和排除信号完整性问题。

      Altium公司中国区总经理曲刚指出：“目前业界总误认为在Protel基础上开发出的Altium Designer电子设计系统不太适合做GHz级以上电路的PCB设计，但其实90年代就已有客户利用Protel完成了工作频率高达2.4GHz的PCB设计。实际上，能不能做GHz级以上PCB设计并不是EDA工具的问题，而是设计工程师的水平问题。”

      不过，他也承认，Altium Designer 6目前在完成高频RF电路PCB设计方面做得还不是非常完善。“今后这也是我们主要的改进方向之一。”他表示。

      最新的Altium Designer 6.7增加了交互式布线网络长度调节、增强的板层导航和功能更强大的多边形面积填筑模式等功能，大大加强了其在高速、高密度板的设计能力。此前，Altium Designer已经具备了交互式差分对布线、阻抗控制布线、内置信号完整性分析和终端匹配、自动BGA扇出逃逸布线、自动FPGA板级管脚优化和PCB-FPGA完全双向设计同步等功能。

      这些功能组成了Altium Designer的部分高级功能，而且易于使用。其目的就是减少高速高密度PCB的总体设计时间，增加了简单、有效处理高速数字信号的能力，充分利用最新的电子器件和技术的强大功能(如大容量可编程逻辑器件)，使日常的板级设计独具特色。

      “目前，大多数工程师都要面对一些使用现有设计方法无法解决的全新问题，这些设计方法是专为处理分立器件和独立设计流程开发的。并且，在面对公认的、与高端可编程器件集成和高速PCB设计相关的挑战时，大多数EDA供应商都将技术解决方案作为热门研发领域。”Altium创始人兼首席执行官Nick Martin说，“但现在，通过将高级电子器件技术引入日常项目的设计，所有的设计人员都需要访问能够解决这些挑战带来的扩大影响问题的工具，从而集中精力从事现有项目开发。更重要的是，他们需要访问一些易于使用的智能解决方案，而不必重新学习使用或购买其他高成本的工具。我们承诺，我们正在继续开发Altium Designer来解决这些问题。”

      通过特别对高速设计增加了新的交互式布线长度调节工具，Altium Designer智能交互式布线系统功能得到了增强。此新功能允许设计人员通过将可折叠的片断插入线轨来快速优化和控制布线网长。调节可以通过手动或按规则进行，设计人员可以选择系统中的各种振幅类型。此功能无缝组合了阻抗控制、差分对线和多重跟踪布线功能，使Altium Designer用户能够为受现代可编程器件重要影响的高速高密度板级设计项目提供全面的交互式解决方案。

      通过对PCB层的增强控制和显示，使得板级导航更具效率，并且，在移动大型复杂设计时，板级导航可大大提高生产率。多边形的放置和编辑得到简化，从而使大型填铜区域的创建快速直观。还对在系统中标识和使用组件和库的方式作了巨大的改进，这样便可提供更高级别的用户控制和灵活性。通过使用增加的智能功能，提高了创建并提供有关包含嵌入式板级阵列的设计的输出的效率，以便于更容易找出层组合违规问题。另外，增强的Gerber和ODB++输出对话框可让用户更容易做出是处理输出还是解决兼容性违规问题的决定。

      Altium Designer可简化第三方FPGA核心的集成

      最近，Altium宣布已增加了对直接将第三方应用程序生成的FPGA核心设计导入Altium Designer统一电子开发系统的支持。此新增功能可以简单有效地从器件供应商工具(如赛灵思的Core Generator和Altera的Megafunction Wizard)中导入高度优化且特定于器件的自定义FPGA核心设计，并大大增强FPGA开发人员充分利用Altium Designer的高级设计功能的能力，以加速系统开发。

      Altium Designer新的FPGA第三方核心设计导入向导解决了与导入第三方核心设计关联的问题，到目前为止，这个问题对于开发人员而言仍然是一个复杂的多步骤任务。这种新的节省时间的功能可指导用户完成此过程，并自动处理所有必需信息的准确传输。该向导会智能地导入必需的文件，更新目标项目结构。并且为开发人员提供生成原理图器件还是生成图纸符号来代表导入Core的附加选项。这可让开发人员简单地将导入的FPGA核心设计直接纳入其设计中。

“Altium Designer正在努力为所有工程师提供利用电子器件的最新技术来激发创新精神，从而加快应用程序的开发。”Altium Limited创始人兼首席执行官Nick Martin说，“通过使导入第三方FPGA核心设计的过程更公开化并且更用户友好，它将以非常有效的方式增强系统功能，并扩大系统的访问性。”现在，对于使用Altium Designer大型资源阵列来创建系统功能和加快设计过程的开发人员，如果他们需要或选择使用供应商的核心设计生成工具，则可以节省时间和成本。