FPGA在量子密钥分发（QKD）系统中的应用探索量子密钥分发技术为信息安全提供了解决方案，而FPGA在其中起到关键支撑作用。在本项目中，我们利用FPGA实现QKD系统的信号处理与密钥协商功能。在量子信号接收端，FPGA对单光子探测器输出的微弱电信号进行高速采集和分析，通过定制的阈值检测算法，准确识别光子的有无，探测效率提升至95%。在密钥协商阶段，采用纠错码和隐私放大算法，FPGA并行处理大量原始密钥数据，去除误码信息。实验显示，系统在100公里光纤传输距离下，每秒可生成100kb的安全密钥，密钥误码率低于。此外，为适应不同的QKD协议（如BB84、B92），FPGA的可重构特性使其能够快速切换硬件逻辑，支持协议升级与优化。该系统的成功应用，为金融等领域的高安全通信提供了可靠的量子密钥保障。 FPGA 与 CPU 协同实现软硬功能互补。辽宁国产FPGA核心板
在网络设备中，FPGA 的应用极大地提升了设备的性能和灵活性。以路由器为例，随着网络流量的不断增长和网络应用的日益复杂，对路由器的数据包处理能力和功能扩展需求越来越高。FPGA 可以用于实现高速数据包转发，通过硬件逻辑快速识别数据包的目的地址，并将其准确地转发到相应的端口，提高了路由器的数据转发速度。FPGA 还可用于深度包检测（DPI），对数据包的内容进行分析，识别出不同的应用协议和流量类型，实现流量管理和网络安全功能。当网络应用出现新的需求时，通过对 FPGA 进行重新编程，路由器能够快速添加新的功能，适应网络环境的变化，保障网络的高效稳定运行 。安徽工控板FPGA语法雷达信号处理依赖 FPGA 的高速计算能力。
工业控制领域对实时性和可靠性有着近乎严苛的要求，而 FPGA 恰好能够完美契合这些需求。在工业自动化生产线中，从可编程逻辑控制器（PLC）到机器人控制，FPGA 无处不在。以伺服电机控制为例，FPGA 能够利用其硬件并行性，快速、精确地生成控制信号，实现对伺服电机转速、位置等参数的精细调控，确保生产线上的机械运动平稳、高效。在电力系统监测与控制中，FPGA 的低延迟特性发挥得淋漓尽致。它能够实时处理来自大量传感器的数据，快速检测电网状态的异常变化，如电压波动、电流过载等，并迅速做出响应，及时采取保护措施，保障电力系统的安全稳定运行，为工业生产的顺利进行提供坚实保障 。
在通信领域，FPGA占据着举足轻重的地位。随着5G技术的发展，通信系统对数据处理能力和灵活性的要求达到了前所未有的高度。FPGA凭借其并行处理特性，能够处理5G基站中的基带信号处理任务。在物理层，FPGA可以实现信道编码、调制解调、滤波等功能。以5G的OFDMA（正交频分多址）技术为例，FPGA能够并行处理多个子载波上的数据，完成傅里叶变换（FFT）和逆傅里叶变换（IFFT）运算，确保信号的传输。同时，FPGA的可重构性使其能够适应不同通信标准和协议的变化。无论是4G、5G还是未来的6G，只需更新FPGA的配置文件，即可实现对新协议的支持，避免了硬件的重复开发，为通信设备的升级和演进提供了便捷途径。此外，在卫星通信、光通信等领域，FPGA也被广泛应用于信号处理和协议转换环节。 FPGA 配置芯片存储固化的逻辑设计文件。
FPGA 的发展可追溯到 20 世纪 80 年代初。1985 年，赛灵思公司（Xilinx）推出 FPGA 器件 XC2064，开启了 FPGA 的时代。初期的 FPGA 容量小、成本高，但随着技术的不断演进，其发展经历了发明、扩展、积累和系统等多个阶段。在扩展阶段，新工艺使晶体管数量增加、成本降低、尺寸增大；积累阶段，FPGA 在数据通信等领域占据市场，厂商通过开发软逻辑库等应对市场增长；进入系统时代，FPGA 整合了系统模块和控制功能。如今，FPGA 已广泛应用于众多领域，从通信到人工智能，从工业控制到消费电子，不断推动着各行业的技术进步。环境监测设备用 FPGA 处理多传感器数据。辽宁国产FPGA核心板
逻辑综合工具将 HDL 转化为 FPGA 网表。辽宁国产FPGA核心板
FPGA在智能电网实时监控与故障诊断中的定制应用智能电网的稳定运行依赖于高效的实时监控与故障诊断系统。在该FPGA定制项目中，我们针对智能电网复杂的运行环境，开发了监控与诊断模块。利用FPGA的并行处理能力，同时采集电网中多个节点的电压、电流、功率等数据，每秒可处理超过10万组数据。在数据处理方面，通过定制的快速傅里叶变换（FFT）算法模块，能快速分析电网信号的谐波成分，及时发现异常波动。当电网出现故障时，FPGA内置的故障诊断逻辑可在毫秒级时间内定位故障点。例如，在模拟线路短路测试中，系统通过比较故障前后的电流变化率，结合神经网络算法判断故障类型，并将故障信息以优先级队列形式发送给运维人员，响应时间较传统系统缩短了60%。此外，为保证数据传输安全，我们在FPGA中集成了国密SM4加密算法，确保监控数据在传输过程中不被窃取或篡改，有效提升了智能电网的可靠性与安全性。 辽宁国产FPGA核心板
