现场可编程门阵列（FPGA）长期以来一直是数字设计工程师的秘密武器，提供了无与伦比的灵活性和快速实现定制逻辑的能力;然而，它们往往面临较高的使用门槛：复杂的设计软件、艰难的学习过程以及高昂的成本，使其不适合大规模应用。
在GreenPAK™成功的商业模式的基础上，瑞萨推出了 ForgeFPGA™ 系列，采用了全新的低密度FPGA方法。 ForgeFPGA代表了FPGA集成电子设计方式的根本性转变。 这一新产品家族直接解决了传统上拖慢开发进程并限制 FPGA 被广泛使用的共同挑战。
让我们一起探讨ForgeFPGA如何改变游戏规则，使FPGA开发比以往任何时候都更快捷、更简单、更易实现。 使用FPGA的一个主要挑战是传统开发工具的复杂性，这些工具通常要求工程师掌握硬件描述语言（HDL），如Verilog或VHDL。 这种艰难的学习过程会让模拟和固件工程师望而却步，否则他们本可以从FPGA的灵活性中受益。 ForgeFPGA 通过免费的 Go Configure™ Software Hub和 ForgeFPGA Workshop解决了这一障碍。 其显著特点是双模式开发环境：工程师可以选择编写 HDL 代码，或使用直观的视图化的原理图捕获界面来设计逻辑。 这种方法不仅免费且用户友好，而且专门针对低成本、低功耗的FPGA进行了优化。 因此，ForgeFPGA 使 FPGA 设计面向更广泛的受众开放，并支持成本敏感项目中的快速原型制作。 它比传统的仅支持HDL且通常成本较高的工具链提供了更多功能。
开发流程简化
ForgeFPGA Workshop是一个集成开发环境（IDE），旨在创建、模拟和编程 ForgeFPGA 设计。 它为FPGA开发过程的每个阶段提供了全面的工具套件——从编写Verilog代码到硬件平台调试。
ForgeFPGA Workshop允许用户启动基于Verilog的新项目、导入或导出设计文件，并将所有内容整理在结构化目录中，简化了FPGA开发流程。 其编辑器支持代码设计和可视图化原理图设计，便于原型设计和迭代。 内置的综合工具能迅速将设计转化为编程所需的比特流，而仿真和验证功能则帮助确保硬件部署前一切正常运行。 用于IO规划、时序分析和调试的工具，包括逻辑分析仪和协议分析仪，简化了硬件集成和故障排除。
ForgeFPGA Workshop以用户体验为核心，拥有直观的界面，主菜单、工具栏和控制面板可快速访问所有关键工具和报表。 该软件通过在专用消息面板中显示综合、比特流和仿真日志，并配有可点击的错误信息，方便快速调试，从而简化了错误处理。 用户可以通过可定制的项目和用户设置定制工作流程，包括工具路径、编辑器偏好和仿真格式。 此外，软件还提供直接访问文档和支持资源的入口，如数据表、应用说明和用户指南，全部可在平台上进行。
ForgeFPGA 的开发流程由与家族中所有产品兼容的硬件平台支持。 ForgeFPGA Go Configure开发板是一款功能齐全的平台，专为全面的开发、仿真和测试而设计，非常适合原型设计和调试。 每个芯片型号都有兼容的插座卡，允许用户实时编程芯片以进行初步原型制作。
功耗与成本：开启新应用之门
过去，FPGA的高成本和高功耗常使其仅限于小众高端应用。 当前行业趋向更小型、电池供电和物联网设备的转变，要求芯片采用新的方法。 ForgeFPGA在这方面表现出色，有关键的差异化优势：
超低功耗
这些FPGA的待机电流在~20μA范围内，非常适合对功率敏感的应用，如可穿戴设备、智能传感器及其他电池供电设备，每一微安培都至关重要。 这通过一种独特的电源门控结构实现，在设备处于睡眠模式时显著减少漏电流。 这种低功耗延长了电池续航，是衡量消费者满意度和产品可行性的重要指标。
积极的成本
针对采购1k 单元逻辑门(LUT)器件的超大年用量的客户，瑞萨的提供的目标价格为约0.50美元。 这完全改变了经济平衡，使FPGA成为一种可行的、具有成本效益的选择，适用于广泛的消费和工业应用，而以前在这些应用中，FPGA被认为太贵了。 这促使设计团队能够将可编程逻辑纳入物料清单（BoM）敏感设计中，而无需担心成本膨胀。
生态系统优势
使用来自不同厂商的不同组件进行设计常常导致集成难、兼容性差以及开发周期延长。 作为瑞萨更广泛产品线的一部分，ForgeFPGA旨在与公司的微控制器、模拟元件、电源管理IC和时序设备协同工作。
为你下一个项目提供实用建议
如果你是一名正在努力应对设计挑战的工程师，低密度FPGA可能是答案。
- 需要更多的IO或协议转换？ ForgeFPGA 允许你灵活扩展微控制器引脚，或在SPI、UART、I2C和PWM等接口之间进行转换——无需重新设计电路板。
- 遇到硬件不匹配的问题？ 在FPGA中实现自定义粘合逻辑或总线仲裁，以缓冲信号并在不兼容组件间调整逻辑电平。
- 想要更智能的LED控制？ 把LED矩阵管理和灯光动画交由FPGA完成，释放MCU的资源去做其他任务。
- 需要实时传感器处理吗？ 在FPGA上直接完成滤波、阈值处理和信号调理，以快速可靠地获得传感器数据。
- 想提升安全性吗？ 为您的物联网或消费设备添加基于硬件的认证或混淆，实现低功耗安全防护。
- 支持独特的串行协议？ ForgeFPGA 可以实现定制或传统通信，非常适合改装或专有系统。
- 探索边缘AI？ 与MCU协同运行超轻量级推理，让边缘的AI变得基础且低功耗。
通过结合易用的软件体验与市场领先的性能和成本效益，ForgeFPGA 正在揭开 FPGA 设计的神秘面纱，使其成为工程师日常实用的必备工具。
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