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可编程逻辑器件FPGA具有设计灵活、工作效率高、开发周期短、研发成本低等特点,目前已被广泛的应用于航天航空等众多领域中。在FPGA的项目设计中,需要衡量整个设计的性能,本文用代价开销表示其性能。FPGA大型设计是由各个功能模块之间进行自顶向下层次化、结构化的设计组成的,所以对功能模块的分析和研究成为估算整个设计的代价的一个方向。本文的主要研究成果如下:1.介绍了FPGA代价的三个要素的概念,即面积、工作速度和功耗,并分析出了各自的影响因素,建立了各自的模型。这样便可以通过估算一个功能模块的资源开销情况,进而估算整个功能模块的代价三要素的值。本文工作的优点是找出了一个通用的估算模型,无需实际的设计文件,适用性比较强,提高了工作效率。2.针对XC4VSX55型号FPGA芯片进行分析,重点研究了功耗建模过程,尤其是提出了一种结合学习率自适应调整与LM算法的BP神经网络算法。具体的实现过程如下,首先通过Xilinx公司提供的功耗估算工具XPower Estimator获取输入输出量,即样本数据,然后对样本数据进行BP神经网络的训练过程,利用BP神经网路的权值和阈值实现隐形表达估算因素间的内在联系,最后获取功耗的模型。3.对于大型且复杂的FPGA设计来说,通常需要在ISE开发工具的GUI界面上进行反复不断的调试,而频繁的鼠标点击界面过程势必会大大增加资源的浪费,增加设计和调试时间,降低整个项目设计的效率。本文在Linux平台下对多个功能模块的VHDL源文件进行处理,通过C语言自动化编程实现ISE命令行方式的调用工作,完成ISE的GUI界面下相同的操作,即综合、映射以及布局布线等过程;然后利用代价三个要素的模型获取各个要素的值。这种后台调用ISE工具的方式能够降低调试过程的繁琐性和复杂度,既保证了工程设计的准确性,又提高了设计的效率,使整个设计过程更加方便快捷。4.在Linux平台下实现ISE的命令行方式,充分利用了Linux的优势,即源代码开放、运行维护的成本低、运行速度快、效能好等,将Linux平台与ISE命令行结合起来进行所有的编译工作,不但可以减少FPGA开发费用,同时也大大方便了工程师们的设计工作,提高了设计的效率。