现今，工业系统大多基于ASICs、ASSPs，或者基于采用微型处理器和控制器以及离散组件的传统设计。ASICs和ASSPs虽能提供高性能的平台，但缺点是成本高、研发时间长，而且缺乏多样化。但是，当今用途如工业以太网则要求软件和硬件平台能够灵活配合调整，要求有高性能的数字信号处理，研发时间短而且设计费用低，所有这一切标准都符合FPGAs的要求。

图1 Cyclone 二代低成本FPGA

“FPGAs的灵活特性帮助研发人员开辟了崭新的设计思路，使他们能够仅用一种硬件便可以快速完成各种各样的产品设计，同时降低了成本。”Altera Industrial市场开发部经理Frank Hansen先生介绍说，这种可编程的FPGA(Field Programmable Gate Arrays)平台，可以通过简单的新编程序来完成新的功能或标准。“这样你就可以对不断提升的要求快速做出反应，同时又可降低所需费用。” Frank Hansen在强调其优点时这样说，“甚至直接在场里或者在制造设备上，也可以用FPGAs对产品进行修改或调整。这使得一些原来可能报废的产品继续得到使用。”Frank Hansen指出，对于OEM行业来说，这方面节省的硬件费用可达数百万欧元。此外据专家估计FPGA对系统功能做相应的再设计，以及文件的刷新大约只需占用研发时间的15%~20%。如图1所示。

FPGAs有多种用途，例如用于安全、控制、测量技术和驱动装置。ISM 的市场调查表明，工业领域的FPGAs市场总额将从2005年的约6亿美元增长至2010年的10多亿美元，其中将近50%是用于自动化的。如图2所示。据ARC咨询顾问集团预测，用于以太网的设备今后5年的年平均增长率将达到50%以上，这表明基于FPGAs的方案拥有巨大的发展潜力。

实现工业以太网以及实时以太网更广泛应用的标准不同，目前共有20多种不同的标准受到多个公司及各种用户组织的支持(见表)。“因此，在要求灵活性和成本方面，都有利于如FPGAs这样的可编程方案。”Frank Hansen在阐述理由时这样说。

设备制造商可以通过这样一个平台支持多种标准，因此就保证了不同标准的可通用性，例如Profinet/IO、Sercos III、CipSync、Ethernet-Powerlink、Ethernet/IP以及EtherCAT。一般情况下，在做传统设计时，这种多样性要求有相应的转接卡，但成本和售后费用相对较高。基于FPGA的方案还有其他一些特点，主要包括：IP的可重复使用性、上市时间快、成本效益高和可对产品退市提供保护。

“越来越多的用户发现了FPGAs的优点。”Frank Hansen判断说，对于那些正在研发市场标准的用户尤其如此。他列举了成功实现实时以太网所需要的元器件：Low-Cost-FPGAs、Cyclone二代、用于简单而有效的系统集成的SOPC-Builder-Tool、Nios II-Processor，以及外围设备如UART、Timer、GPIO、SPS，或者IP功能组块如PCI、 CAN和Ethernet-MACs。

图2 IMS研究所预测，工业界FPGA市场总额将有大幅度增长，到2010年总额将达10多亿美元

“这样可以明显降低每个以太网节点的费用，包括使用过程中的必要加工基础设施。”同时，FPGAs还提供了其他的可能性，如可以在软件、源文件以及用于高速用途的硬件加速器之间进行选择。这样，一些设备制造商就可以凭借很低的费用进入普通而灵活的结构领域。此外还需要有专用的无线收发两用机，以提供电特性曲线。这样，FPGA就可以为相应的场总线进行编程了。标准规格的改变也可以简单地进行转换，可以在场内重新编程。

目前，San Jose可编程逻辑电路制造商和伙伴公司可提供用于EtherCAT、Ethernet-Powerlink、Sercos III、EtherNet/IP及Profinet/IO的方案。同时，所有IP-Cores都可以采用相同的Referenz-Board。开发板DBC2C20是一个估值平台，其支持各种场总线标准。利用这里使用的Cyclone二代FPGA，研发人员可以完成一整套的工厂自动化系统。板上配有IO接口，可以直接连接如CAN、RS485、RS232以及24 V I/Os。除了Nios II-Processor处理器外，和这块板子一并提供许多IP-Cores，如用于快速而有效赋值的Ethernet-MAC或者CAN控制器。