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本文篇章將討論一下的四種常用 FPGA 設計思想與技巧： 乒乓操作、 串並轉換、 流水線操作、 數據接口同步化， 都是 FPGA 邏輯設計的內在規律的體現， 合理地采用這些設計思想能在FPGA設計工作種取得事半功倍的效果。
FPGA 的設計思想與技巧是一個非常大的話題， 由於篇幅所限， 本文僅介紹一些常用的設計思想與技巧， 包括乒乓操作、 串並轉換、 流水線操作和數據接口的同步方法。
希望本文能引起工程師們的注意， 如果能有意識地利用這些原則指導日后的設計工作， 將取得事半功倍的效果！
乒乓操作是FPGA設計中經常用到的設計思想，常用於需要提高數據效率的地方。其主要特點有：
- 實現數據的無縫緩沖和處理；
- 可節約緩沖區空間；
- 可實現低速模塊處理高速模塊。
典型的乒乓操作原理如下圖：
如圖所示：
- T1時刻，DATA_T1存入buffer 1；
- T2時刻，buffer 1已被寫滿，DATA_T2存入buffer 2， 同時buffer 1將DATA_T1送至運算模塊處理；
- T3時刻，DATA_T3存入buffer A1，同時buffer 2將DATA_T2送至運算模塊處理；
然后重復2、3階段的操作。
這里正是利用了乒乓操作完成數據的無縫緩沖與處理，乒乓操作可以通過“輸入數據選擇控制”和“輸出數據選擇控制”按節拍，相互配合地進行來回切換，將經過緩沖的數據流沒有停頓的送到“后續處理模塊”。把乒乓操作模塊當作一個整體，站在這個模塊的兩端看數據，輸入數據流和輸出數據流都是連續不斷的，沒有任何停頓，因此非常適合對數據流進行流水線式處理。
從上圖也可以看出乒乓操作的核心就是控制緩沖模塊的讀寫，具體可以細化為輸入數據控制模塊、緩沖模塊1、緩沖模塊2以及輸出數據控制模塊，這里的緩沖模塊可以是FIFO、BRAM、SDRAM等。