今天,，每個設(shè)計師都在擔心3件事：尺寸,、能耗和成本；對于便攜產(chǎn)品設(shè)計師來說,，這3個問題都可能成為噩夢,。作為消費者，我們想要所有的功能,，只要它能裝進MP3播放器,、GPS模塊或者智能手機里。當然,，我們還希望這些產(chǎn)品少花錢,，最后還要足夠小，可以混在周圍環(huán)境中毫不顯眼,。并且,，我們還希望它永遠也不需要充電！但是,，讓系統(tǒng)設(shè)計師沮喪的是,，增加任何一種功能都會增加尺寸、成本和能耗,。而幸運的是,，一種新的小型、低能耗同時又比較便宜的現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）將能充當系統(tǒng)設(shè)計師的救命武器,。

歷史上,，傳統(tǒng)FPGA器件的高能耗讓它們與便攜式產(chǎn)品市場絕緣。而復(fù)雜可編程邏輯器件（CPLD）──這種不太貴,、不太復(fù)雜也小巧一些的FPGA的表親）被便攜式設(shè)備采用，用于提供基本的編程能力,，并執(zhí)行一些基本操作,，諸如電壓切換和端口增強,。但是，最新出現(xiàn)的超低能耗FPGA以其高邏輯容量開始在便攜系統(tǒng)設(shè)計師面前展現(xiàn)出一定的可能性,，比如SiliconBlue科技的iCE65 FPGA,。結(jié)果，傳統(tǒng)上只能使用更大更耗能的器件,、并且要配有精心設(shè)計的散熱系統(tǒng)的FPGA應(yīng)用,，現(xiàn)在也可以從容地進入手持設(shè)備中了，并且不會燒傷手,。

這種應(yīng)用中的一類是將FPGA用作“協(xié)處理器”──可以替代主應(yīng)用處理器處理一些操作的第二處理器,。在傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計中，F(xiàn)PGA協(xié)處理器的目的是要加速某些形式的代碼,，這主要是通過找出計算密集的算法并將其放到FPGA硬件中來實現(xiàn)的,。但是，在低能耗的消費產(chǎn)品應(yīng)用中,，F(xiàn)PGA協(xié)處理器的主要目標是節(jié)能,，主要方式是從應(yīng)用處理器上轉(zhuǎn)移出來一些計算任務(wù)。這種任務(wù)之一就是簡單的每半秒閃一下藍牙LED指示燈,。很明顯,，系統(tǒng)中用的ARM處理器絕對可以處理這個問題；但是,，用ARM來處理就像是用18輪大卡車來送信到郵局,。更好的方案就是讓系統(tǒng)處理器保持深度睡眠模式，而把LED閃動功能轉(zhuǎn)移到一個小型低能耗的FPGA上去,。

更復(fù)雜的例子是MP3,。通常，應(yīng)用處理器被用于對MP3進行解碼并將音頻數(shù)據(jù)送往DAC或者是藍牙模塊,。這就意味著能耗較大的應(yīng)用處理器必須在MP3播放的全程都要保持工作,。較好的方法是應(yīng)用處理器把MP3文件放到一個緩沖器中，而讓FPGA來對MP3進行解碼,，并將數(shù)據(jù)流送往DAC,，這時應(yīng)用處理器就可以進入關(guān)斷狀態(tài)。

但是,，用FPGA來實現(xiàn)節(jié)能型MP3協(xié)處理器只是眾多這類應(yīng)用中的一個,。今天，便攜式產(chǎn)品世界的主流趨勢是聚合──手機不再只是一個電話,；它同樣也可以是一個音頻或視頻播放器,，一個照相機和一臺GPS。這些新的多功能產(chǎn)品給設(shè)計師帶來了新的能耗挑戰(zhàn)：一個產(chǎn)品只用作手機時可能有很長的電池壽命,，但它播放視頻時可能很快就會把電池用光,。

繼續(xù)考慮MP3的例子,，全速運行的應(yīng)用處理器，還要同視頻編解碼器以及媒體FIFO協(xié)同工作,，這個系統(tǒng)難以獲得最佳能耗表現(xiàn),。這是又一個FPGA協(xié)處理器可以發(fā)揮作用的地方。它可以配置來執(zhí)行編解碼器和FIFO的功能,，同時只使用比應(yīng)用處理器低很多的能耗,，這樣就能延長電池使用時間。智能手機還要使用一個LCD時序控制器,，它把CPU和顯示屏聯(lián)系到一塊,。這也是一個FPGA協(xié)處理器可以用來降低負載的地方。每當?shù)湍芎牡腇PGA將負載從應(yīng)用處理器上轉(zhuǎn)移出來的時候,，我們都可以獲得節(jié)省能耗的效果,。

那么，為什么不只用一塊ASIC呢,？FPGA協(xié)處理器對ASIC或ASSP系統(tǒng)芯片的最大益處就是它可重復(fù)編程的能力,。就是指為了讓一部智能手機能支持更新的視頻功能，工程師就需要在現(xiàn)有的應(yīng)用處理器中把視頻功能升級到MPEG4這種情況,。使用ASIC或ASSP很容易就會用上數(shù)月時間,，并且還會有制造成本的問題。與之相比,，F(xiàn)PGA方案可以在一周內(nèi)完成,，并且沒有額外生產(chǎn)成本。

隨著新型小巧,、超低能耗的FPGA的問世,，以往只有插電設(shè)備享受到的FPGA的成本、靈活性以有上市時間等優(yōu)勢也完全可以應(yīng)用到能耗和尺寸受限的手持設(shè)備了,。明智地使用FPGA可以明顯地處長電池使用時間,，并且可以帶來新的市場營銷亮點，諸如“10小時MP3播放時間”,、“6小時GPS使用”等,，這些功能都不像它們看起來那樣遙不可及了。