【導(dǎo)讀】嵌入式系統(tǒng)如今已“無處不在”，而由于FPGA的創(chuàng)新，嵌入式系統(tǒng)里使用FPGA變得非常通用。在最近由UBM展開的一次嵌入式調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，接近45%的嵌入式設(shè)計(jì)師計(jì)劃在下一個嵌入式項(xiàng)目中使用FPGA，并且很多客戶在嵌入式系統(tǒng)中同時使用微處理器和FPGA，這將驅(qū)動FPGA向SoC FPGA或可編輯SoC發(fā)展。

嵌入式系統(tǒng)如今已“無處不在”，而由于FPGA的創(chuàng)新，嵌入式系統(tǒng)里使用FPGA變得非常通用。在最近由UBM展開的一次嵌入式調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，接近45%的嵌入式設(shè)計(jì)師計(jì)劃在下一個嵌入式項(xiàng)目中使用FPGA，并且很多客戶在嵌入式系統(tǒng)中同時使用微處理器和FPGA，這將驅(qū)動FPGA向SoC FPGA或可編輯SoC發(fā)展。而在嵌入式設(shè)計(jì)中，提高系統(tǒng)性能的同時降低系統(tǒng)功耗、減少面積都是常見的問題。隨著FPGA沿著摩爾定律發(fā)展以及通過使用硬核IP，可以在FPGA器件里集成更高級的功能，比如固化存儲器控制器、PCIe模塊，增加收發(fā)器數(shù)目和速度。同時借助更先進(jìn)的工藝，我們可以得到功耗降低和性能提高的好處。

市場需求：高效、低功耗、低成本

SoC FPGA目標(biāo)應(yīng)用市場需求為高效、低功耗、低成本。

SoC FPGA目標(biāo)應(yīng)用市場鎖定四大領(lǐng)域。主要包括：一是包括“綠色”或者節(jié)能技術(shù)的工業(yè)領(lǐng)域，例如智能電網(wǎng)、太陽能逆變器以及更高效的工業(yè)電機(jī)控制驅(qū)動器等。二是視頻處理也非常適合采用這類產(chǎn)品，比如視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)和汽車輔助駕駛即是這類應(yīng)用的兩個例子。三是遠(yuǎn)程射頻前端、LTE基站等無線基礎(chǔ)設(shè)施以及交換機(jī)和路由器，這類應(yīng)用對性能的要求較高，而客戶還希望減小體積，降低功耗。四是計(jì)算機(jī)和存儲。例如，每一微秒都非常重要的高速金融交易平臺以及多功能打印機(jī)、掃描儀和服務(wù)器機(jī)架管理等應(yīng)用。

而這些應(yīng)用的“共性”要求是提高效能，降低功耗和成本，減小電路板面積。Altera在今年早些時候發(fā)布的最新28nm Cyclone V和Arria V等SoC FPGA產(chǎn)品系列中采用雙核ARM Cortex-A9處理器以及硬核存儲器控制器和公共外設(shè)，在處理器系統(tǒng)和FPGA之間建立了高性能互聯(lián)，并實(shí)現(xiàn)了低功耗、低成本等優(yōu)點(diǎn)，可充分滿足應(yīng)用需求。

虛擬目標(biāo)占據(jù)先機(jī)

借助虛擬目標(biāo)和FPGA在環(huán)，使客戶可以在硬件開發(fā)前進(jìn)行軟件開發(fā)。

軟件的開發(fā)通常在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)周期中占絕對重要的位置。FPGA一直面臨設(shè)計(jì)復(fù)雜度增加的煩惱，而SoC FPGA可讓這一切迎刃而解。由于它集成了ARM處理器，因此對于軟件開發(fā)來說，這些器件繼承了使用廣泛而且熟悉的ARM輔助系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。這些器件也由Altera的高效能硬件開發(fā)工具提供支持，特別是Quartus II軟件和Altera的Qsys系統(tǒng)集成工具。

同時，利用Qsys進(jìn)行系統(tǒng)集成非常方便，只需選擇需要的IP，通過GUI界面將他們連接起來。Qsys能夠自動生成互聯(lián)邏輯(地址/數(shù)據(jù)總線連接、總線寬度匹配邏輯、地址解碼邏輯以及仲裁邏輯等)。Qsys兼容業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)接口IP，比如Avalon總線接口和AXI總線接口。Qsys現(xiàn)在支持100多個IP組件，今后還會有更多的兼容IP，客戶也可以通過Qsys設(shè)計(jì)自定義的IP。

設(shè)計(jì)受系統(tǒng)應(yīng)用影響

在當(dāng)今以系統(tǒng)為導(dǎo)向的環(huán)境下，F(xiàn)PGA技術(shù)必須提供多種選擇。

雖然目前28nm FPGA系列產(chǎn)品功能強(qiáng)大，但對新技術(shù)節(jié)點(diǎn)的需求已經(jīng)超出了電路設(shè)計(jì)能力，在芯片級甚至是系統(tǒng)級方面就會影響設(shè)計(jì)選擇。在高速串行接口應(yīng)用中，Altera發(fā)售了Stratix V FPGA，它具有可高度靈活配置的28 Gbps收發(fā)器。不過，在當(dāng)今以系統(tǒng)為導(dǎo)向的環(huán)境下，只有業(yè)界最快的集成收發(fā)器還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。串行鏈路需要速度足夠快的控制器才能夠跟上收發(fā)器，控制器需要速度很快的片內(nèi)總線、容量足夠大速度足夠快的緩沖以支持它們，所有這些模塊必須滿足能耗要求。相應(yīng)地，Altera收發(fā)器FPGA技術(shù)必須提供多種選擇，具體取決于系統(tǒng)應(yīng)用以及使用模式。

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