功耗分析以及XPower的使用

功耗分析以及XPower的使用

1．功耗分析简介

在FPGA 设计中，功耗分析是成功设计的重要环节。针对 FPGA 设计中的功耗分析，Xilinx 公司推出了简单的速查表格和专用的功耗分析工具——XPower。对于开发初期的 FPGA 功耗估算，设计者一般使用 Xilinx公司提供的简单图表和公式。例如，XC9500 系列器件的简单功耗分析可以在其数据手册中找到估算公式。Virtex-E 和 Virtex-Ⅱ系列器件的简单功耗分析可以通过 Xilinx公司提供的功耗估算表格完成。对于基本完成逻辑设 计 的 FPGA 功 耗 估 算，设计者可以使用XPower进行详细的功耗分析。

在 XPower功耗分析过程中，其功耗估算的基本方法是：（1）计算每个设计单元的功耗。（2）累加各个设计单元的功耗。由于CMOS电路的动态功耗很大程度上取决于电路的翻转频率，所以XPower采用如下公式计算单个设计单元的功耗[M]：
  

•        XPower用户界面
XPower的启动方法有两种：一种是单独启动XPower，直接点击“开始” “程序” “Xilinx ISE 9.1i” “Accessories” “Xpower”即可启动；另一种是在工程经过布局布线后，在过程管理区双击“Implementation” “Place and Router” “Analyze Power (XPower)”，则打开XPower，并自动加载当前工程。在例M的工程中，采用后一种方法打开XPower，其用户界面如图4-54所示。

XPower的用户界面由菜单栏、工具栏、功耗结果显示窗口、表格分析窗口、浏览窗口、信息显示窗口以及状态栏等部分组成。

在ISE过程管理区，双击“Generate Power Data”命令将自动生成设计的功耗分析报告，再双击“View XPower Report”命令来阅读报告。典型的分析报告（例M的功耗分析报告）如图M所示。报告会给出各个电压相应的电流大小以及功耗，便于设计人员设计相应的电源模块。
图4-55 典型的Xpower分析报告