Altium Designer:FPGA板级系统一体化开发工具

嵌入式“智能”的兴起

微处理器出现带动了电子产品开发的革命，因为可以把设计问题的各个部分转移到高度灵活、易于升级的软件功能上。所以，开发电子产品的本质只剩下了两个设计层次，第一层是使用印刷电路板(PCB)上的分立器件搭建物理平台，第二层则涉及到设计中可编程部分的开发，并在设计中或制造后将它们“装载”进物理设计中去。

可编程器件如FPGA的兴起，重新定义了软件和硬件间的界线，也让工程师重新思考如何在产品中添加“智能”。基本上，这些可编程部分包括设计内运行在执行平台上的嵌入式软件，以及在FPGA等器件上实现的可配置硬件。随着越来越多功能从分立器件转移到可编程领域，牵涉到的各利，设计也要融合在一起。

这也是Altium公司在原先Protel系列的基础上推出一体化开发系统Altium Designer的原因。Altium Designer在单一的设计环境中集成了板级和FPGA系统设计、基于FPGA和分立器件的嵌入式软件开发以及PCB板图设计、编辑和制造。

灵活的设计

Altium中国区总经理曲刚解释说：“传统的FPGA开发工具使用取决于工程师的HDL设计经验和对可编程器件体系的结构知识，并且大量的功能IP模块的源码和评估也是一大挑战。”所以设计流程在概念上与使用硬连接在PCB板上的器件有极大的不同。AltiumDesigner将电路功能从板卡转移到FPGA等可编程器件，FPGA内部的逻辑可以改变和重新配置，在板级设计时可不受硬连接器件的限制。

在Altium Designer中，可采用原理图编辑器将大量预置的FPGA器件连接在一起创建电路设计。Altium Designer包含器件范围从通用的逻辑功能器件(计数器、乘法器和各种逻辑门)到完整的32位处理器和高级外设。使用这些器件无需考虑版权问题，这排除了从FPGA供应商获得IP的困难。AltiumDesigner是一个独立的设计环境，用户在使用FPGA构件系统功能时，可以把设计定位于面向多个不同公司的FPGA，包括Actel、Altera、Lattice和Xilinx。Altium Designer的用户可以不固定干某一个FPGA供应商或产品系列，从而在FPGA之间移植设计，抓住机会，规避风险。

除了通过预置FPGA创建需要的系统功能，Altium Designer可通过VHDL和Verilog硬件描述语言输入设计逻辑，创建IP模块和定义特定逻辑功能，并以图形化的方式放进原理图编辑器中，或者将生成的逻辑模块加入到Altium Designer的FPGA库中。

Altium Designer在最新版本中添加了对第三方处理器的支持。主要FPGA供应商提供的大量软处理器都是定位于自己的FPGA系列，虽然性能更高，但是用户被锁定任特定的FPGA器件上。第三方处理器支持是指可以将第三方应用程序生成的FPGA软处理器(像Xilinx的Core Generator和Altera的Megafunction Wizard)导入Altium Designer一体化的开发系统中。导入向导解决了与导入第三方核心设计关联的问题，智能地导入必需的文件，更新目标项目结构。

一体化开发流程

Altium Designer一体化开发的特性集中体现在FPGA设计和集成它的板卡设计的无缝连接。Altium Designer统一了FPGA和PCB设计流程，支持两者之间的I/O同步。当FPGA还未开发时，用户在没有FPGA配置的情况下开始PCB物理设计步骤，而在FPGA过程中，新的引脚和I/O分配可转换到PCB设计项目，FPGA原理图可自动更新，反映出新的I/O定义。

作为一体化开发流程的一部分，AltiumDesigner还提供了一组FPGA虚拟仪器。Altium Designer中，FPGA作为预先验证和综合的逻辑模块，可直接从库中提取和使用，但是用户依然需要测试这些器件构成的系统整体功能。FPGA虚拟仪器使用方法与板级平台测试仪器的使用方法类似，用户在运行内部对连接点进行检测和仿真。虚拟仪器同样是预先集成的逻辑模块。为了简化对系统仿真的依赖，Altium Designer添加了叫做“Live Design”的交互开发流程，用来调试FPGA系统设计。

Altium Designer对开发流程的统一延伸到了处理器的嵌入式软件设计。用户可以创建并编辑代码、编译和仿真程序，自系统上进行完整的源代码调试。Altium Designer包含所有支持处理器的完整编译工具。