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    為什么要在嵌入式系統設計采用FPGA?

    • 發布: sleibso
    • 來源: FPGA開發圈
    • 時間:2018-01-22 14:43

    隨著消費電子、物聯網等領域的不斷發展,用戶需求也越來越復雜和多樣,因此我們在嵌入式系統設計中必須選擇合適的處理器(SoC)系統,當然我們也需要考慮成本、功耗、性能、I/O資源等方面,但是隨著實踐案例的增多FPGA越來越成為嵌入式系統設計的主流選擇。


    Xilinx作為可編程邏輯器件(FPGA)的行業領導者提供了豐富的器件和簡捷的開發工具,下面從以下幾方面向大家介紹:

    FPGA/SoC:最早我們都采用的是純FPGA設計,利用FPGA的資源實現軟核處理器比如Microblaze、Picoblaze等,現在Xilinx推出了Zynq SoC和Zynq UltraScale+ MPSoC系列,它們集成的是硬核處理器(雙核ARM Cortex-A9 CPU或者Quad-A53+Dual-R5 GPU),這不僅帶來了性能、功耗、性價比方面的改進,同時也減小的PCB尺寸;

    功耗:Xilinx Zynq UltraScale+ MPSoC系列在之前純FPGA器件的基礎上的確進行了非常大的改進,它支持多種電源模式:Full-Power模式;Low-Power模式;Sleep模式,DRAM暫停;Power-Off模式,提供豐富靈活的電源管理方案,在性能和功耗兩者之間靈活的切換;

    模擬量處理:早在Virtex系列上就集成了ADC功能,但是這只限于監測器件內部的模擬量,比如電壓、溫度等。之后再7系列上集成了兩個1Msamples/sec@12-bits ADC模塊,支持內部和外部模擬量的采集,Zynq UltraScale+ RFSoC則集成了更高性能的ADCs/DACs模塊:4Gsamples/sec@12 bits ADCs / 6.5Gsamples/sec@14 bits DACs,可應用于15G、雷達等領域。

    安全方面:我們都知道FPGA的啟動文件時比特流(bitstream)形式,Xilinx Zynq-7000 SoC和Zynq UltraScale+ MPSoC都支持加密的比特流,加載到處理器后進行安全解密啟動。

    開發工具:對于工程師來講最重要的還是開發工具,好用的開發工具可以事半功倍。與Xilinx Zynq 7000系列同時推出的Vivado工具集成了豐富的功能:IP integrator(IPI)是一款圖形化的IP設計插件;HLS(High Level Synthesis,高層次綜合)支持工程師使用C/C++語言生成HDL功能代碼。此外SDSoC則是一個完整的系統、軟件和硬件設計工具,支持完全采用C/C++語言實現嵌入式系統軟硬件功能開發,SDAccel則是一款基于OpenCL開發框架的設計工具。

    由此可見FPGA/SoC供應商已經花費大量的精力來優化器件并且完善開發工具,使它們更易于應用到嵌入式系統設計中,同時我們的學習過程也會比過去更容易,在不遠的將來FPGA/SoC將會獲得更廣泛的應用。

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