工业应用:FPGA发展的新契机

2008-11-21 16:42:30来源: 世界电子元器件 关键字:FPGA  工业
      工业市场对于半导体行业来说,一直是个略显平淡但却稳定增长的市场。与消费类产品带给人们的惊险刺激相比,工业市场显得更加可靠,尤其是在当前这样严峻的市场环境下,它让半导体业的人们感到些许温暖。对于FPGA这类特殊的强大的器件来说,工业市场的稳定发展也给它带来了巨大发展契机。 

      据Altera公司技术市场经理赵敏先生介绍,目前Altera公司在工业市场收入增长迅速。日本、欧洲地区所占的份额较大,而亚太地区在不断增长。中国市场则仍处于起步阶段。 

      目前,工业市场的发展出现几大主要趋势。首先,工业网络正在向以太网转移,多个标准的以太网会出现在一个工厂里面,预计基于工业以太网的设备和交换机到2010年将超过660万台。其次,工业驱动将变得分散,同时集成度提高,对能源利用效率的要求日益增加。此外,工业控制系统的安全性要求越来越高,控制与安全网络趋向于集成化。同时,工业无线网络的应用将不断增长。据ARC Advisor Group的统计,未来5年内,以太网设备和交换机的平均增长率高达51%。 

      FPGA解决方案对于工业应用的这些趋势有不少的应用优势:FPGA令系统开发商的产品更快速地推向市场;更长的生命周期;灵活性,可支持各种标准和网络协议;低成本低功耗

      在工业应用中,FPGA可取代旧的ASIC技术,提供更具成本有效性的解决方案;FPGA作为通信协处理器负责连接到以太网的工作,灵活的解决方案可以通过一个硬件平台支持多种协议;用FPGA控制马达,通过它的嵌入式处理器,实时特性和数字编码器轻松实现。 

       Altera公司面向工业市场的策略主要是,提供系统解决方案,包括硬件、生态系统、软件驱动等;参与新工业标准规范的制定,确保提供切实可行的解决方案;在降低成本上下足功夫;提供参考设计、工具、文件资料等,确保易用性。Altera目前的工业市场应用主要集中在工业网络和嵌入式控制器两大领域。

      对于工业以太网应用来说,系统设计人员面临的挑战主要有:系统转向以太网后,该支持哪种标准?在8位的处理器上如何支持32位的以太网?满足性能需求的处理器停产了怎么办?如果换新的处理器,原有的软件投资就浪费了!如何缩小电路板尺寸和设计成本?以Altera的工业以太网解决方案为例,它能支持所有最新的工业以太网协议,提供更高的系统集成度,可为现有的处理器增加更多的I/O和外设,保护现有的软件投资。在支持多种以太网协议方面,Altera与多个第三方的协议软件开发商合作,使多种协议都能运行于Altera的FPGA平台上。 

      在工业显示应用里,系统设计要求支持更大的显示器尺寸,以较低的成本提供不同的特性。基于Altera的FPGA——Cylone III 的 LCD 驱动/图形解决方案可以在单个平台上支持多个显示器尺寸和特性,并整合了第三方图形硬件加速模块,比ASSP/DSP以更低的成本实现高性能的图形处理。

      另一个典型应用是马达控制。目前世界工业电力的2/3都用来驱动电机,但只有2%的电机使用了可变速的驱动,如果使用变速电机控制每年将节约10个发电厂的能量。使用电机控制芯片技术将把工业应用的能耗效率提升到88%。系统有这样的需求:在增加以太网连接能力同时不想增加额外的器件;想要灵活的方法去控制多个马达和差异化的产品;想要一个支持马达控制和现场总线连接能力的单芯片方案。基于Cylone III的马达驱动方案通过集成了不同的算法和I/O接口可满足不同的特性需求。Altera与第三方伙伴合作,将他们提供的优化算法整合到FPGA中,一个平台可实现多个电机控制,大大提高能源利用效率。
由此可见,FPGA所提供的灵活性、成本效益可帮助工业应用实现更智能化、高性能、低能耗的解决方案,而工业市场也将给FPGA带来良好的发展契机。

关键字:FPGA  工业

编辑:冀凯 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2008/1121/article_348.html
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北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

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