FPGA器件扩展ASSP功能 扮演控制核心角色

2012-08-23 13:20:51来源: 中国电子报
   

融合为电子技术的行业应用带来了更适合的方式,而FPGA与生俱来的属性更使得这些方式呈现出多样性。

周立功最近出了本名为《新编计算机基础教程》的书,观后认为,书中讲授电子技术知识的方式,蕴含计算机与半导体的渊源,使人仿佛再次看到那个年代亲手搭建第一台单板机的样子……他们不断追随,没过多久,单板机上的多个分离器件就被半导体工艺的进步给融合为集成电路。不可否认,这种融合为电子技术的行业应用带来了更适合的发展方式,而FPGA与生俱来的属性更使得这些方式呈现出多样性。

FPGA器件扩展ASSP功能

当不同电压的器件在一块PCB上集合时,面临兼容各种电平标准的问题,有了FPGA,情况大为改观。

在电子产品设计中,曾使用FPGA器件弥补ASSP器件功能上的不足。通用的MCU器件也许在智能家居主控单元中或者电表集抄器上无法提供足够的UART外设端口,FPGA的逻辑单元以及双口RAM资源的运用,能够以最少的硬件电路消耗完成多路UART接口的扩展,而且是轻松实现,因为各个FPGA厂家提供了经过充分验证的IP核。

同时,我们曾经也使用FPGA器件来增强或扩展ASSP器件已具备的功能。当不同电压标准的器件在一块PCB上集合时,设计者面临兼容各种电平标准的问题,或许MCU仅能够提供1.8V LVTTL,但有了FPGA的引入,情况将大为改观。FPGA的多电平标准Bank I/O能够完成1.8V LVTTL到3.3V LVCMOS、2.5V LVTTL等电平的完美桥接并不降低速度。

另外,我们还一直看重FPGA器件的高速的并行执行能力。数字0与1的翻转时间在FPGA器件中能够轻易小于零点几纳秒,这赋予了它无与伦比的集成电路速度。我们在大型的通信设备中能够看到他的性能,一些高速端口在处理数十条信道中的复杂的通信协议编码与解码,同时另一些I/O在并行处理多达10路的高速ADC送来的数据。

扮演控制核心角色

足够大的可编程逻辑门阵列将可以实现任何数字电路。内嵌式MCU与FPGA的融合是正在上演的重头戏。

后来,SoC的概念被提出,FPGA器件开始以控制核心的角色登台。如果所有的数字电路都是逻辑开关,那么足够大的可编程逻辑门阵列将可以实现任何数字电路。无疑,内嵌式MCU与FPGA的融合是正在上演的重头戏。

Altera半导体推出的NiosII软核处理器是标志性的SoC。NiosII处理器在FPGA逻辑中完整的运行软件编译代码并且不输性能,最重要的是能够与FPGA Fabric无缝连接,融合为一体。Altera半导体提供通过验证的一系列IP Core能够使得设计者轻易完成自定义的SoC系统搭建。我们看到大学中的爱好者在厂家的技术资料参考下能够顺利完成基于DDS技术的任意波形发生器设计,并带有LCD显示屏和触摸屏的人机交互GUI菜单,然后通过文件系统的支持将波形数据存入SD卡。

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关键字:FPGA  ASSP

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2012/0823/article_3123.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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