实现基于ARM的嵌入式系统的可编程芯片系统方法

实现基于ARM的嵌入式系统的可编程芯片系统方法

图3. 处理器与FPGA 架构紧密集成

　　与传统的解决方案相比，SoC FPGA 在性能上有明显的优势。硬核单元相对于软核IP 进行了很大的优化，在所采用的工艺节点上，实现了最好的性能、最低的功耗以及最高的密度。FPGA 通常是新工艺节点最先推出的器件，因此，设计人员利用SoC FPGA 能够使用最新最好的半导体技术。而且，与基于电路板的解决方案相比，片内总线紧密连接各个单元，进一步提高了性能和功效。从系统整体角度看，SoC FPGA 明显减小了系统体积，降低了功耗和成本。

　　产品更迅速面市

　　通过现场可编程平台，使用现成的器件开发定制基于ARM 的SoC FPGA，其开发时间和成本只是其他定制器件的一小部分。可靠的FPGA 设计工具、直观的系统集成工具以及成熟的ARM 辅助系统相结合，加速了开发过程，降低了风险。即使是第一次实现FPGA的设计人员，目前常用的工具支持接口格式和标准，因此，他们可以比较轻松的重新使用已有软件、IP 和其他设计内容。使用SoC FPGA 平台，利用开发基础支撑条件，开发人员能够很快抓住嵌入式系统市场的机遇。

　　灵活性

　　在嵌入式系统市场上应对竞争需要很高的灵活性。网络和通信应用必须适应新的或者变化的标准。工业和医疗供应商不一定需要大批量产品，但是对专业化产品有很大的需求。不考虑特殊应用领域，嵌入式系统开发人员必须能够灵活的应对激烈的竞争，利用最新的技术，很快抓住新的市场机遇。

　　SoC FPGA 非常适合满足嵌入式市场需求。基于ARM 的SoC FPGA 中的逻辑部分很容易应对各种变动，适用性较强。在SoC FPGA 中，逻辑是现场可编程的，意味着很容易迅速修改，以突出产品优势，进行更新或者重制某一产品型号。在有保证的情况下，即使设备在现场部署后，也可以进行重新配置。

　　可更新和设计重用

　　设计重用是管理成本、缩短市场窗口、提高设计资源利用率的关键手段。能够在多个器件和系列中调整并重新使用设计内容，这种能力是无价的。当把现有设计或者IP 模块应用到体积、功耗和性能需求都不同的器件上时，借助这种方法，设计人员不需要从头开始重新进行设计。由于越来越多的设计团队分散在世界各地，重新使用功能不但提升了效能，而且提供了共享和利用已有内容的好方法。

　　SoC FPGA 体系结构支持多个IP 内核，灵活的适应不同的器件系列。很多应用都有不同的价格、性能、功耗和其他限制，采用可重用和可更新内容很容易满足这些需求。随着工艺技术的进步，采用这类FPGA 系列，通过在下一代产品中导入IP，能够方便的移植到下一工艺节点。

　　长寿命产品

　　对于很多应用而言，长寿命产品是要考虑的重要因素。产品生命周期，特别是医疗、工业和军用器件，长达10 到15 年，甚至更长。但是，IC 供应商的产品一般只供应较短的时间。当这类产品的产品生命周期超过其IC 组件时，设计人员会有很大的成本代价，花费宝贵的设计资源进行设计移植，或者重制。

　　为避免产品过时或者失效问题的不利影响，建议需要较长产品生命周期的嵌入式系统开发人员选择经过严格可靠性测试的实施方案，供应商在预期的产品生命周期内都能够提供支持。由于其长寿命并且容易移植，工业、军事、航空航天、汽车以及医疗应用一直在采用FPGA.长寿命器件意味着很少在现场进行产品维护，从而降低了维护成本，支持将设计资源应用到新产品上。

　　Altera SoC FPGA

　　作为2011 年启动的“嵌入式计划”的一部分，ALTEra 为嵌入式系统市场提供28-nm基于ARM 的SoC FPGA.这些Altera 产品具有：

　　■ 先进的硬核ARM 处理器、外设和高速互联。

　　■ 片内Altera FPGA 架构、第二个存储器控制器以及PCI Express  （PCIe  ） 接口。

　　■ 支持已有内容和IP 集成的设计工具。

　　■ 采用或者不采用硅片，加速软件开发的仿真环境。