FPGA+MCU融合成大勢(shì) 生態(tài)是關(guān)鍵

FPGA+MCU融合成大勢(shì)生態(tài)是關(guān)鍵現(xiàn)階段，工業(yè)自動(dòng)化、智能電網(wǎng)、安防監(jiān)控、以及車載應(yīng)用等市場(chǎng)領(lǐng)域?qū)PGA器件的要求越來越高，在這些應(yīng)用中，新的市場(chǎng)環(huán)境產(chǎn)生了新的設(shè)計(jì)開發(fā)過程，亦增加了電子設(shè)備的復(fù)雜度，繼而會(huì)導(dǎo)致顯著增加硬件成本，延長(zhǎng)了產(chǎn)品面市時(shí)間。故此，設(shè)計(jì)的靈活性、器件可靠性和性價(jià)比成為各FPGA廠商的競(jìng)逐的焦點(diǎn)。而且現(xiàn)在的控制系統(tǒng)都需要高性能和高效率，對(duì)控制精度和響應(yīng)時(shí)間提出了更高的要求。MCU通常側(cè)重于I/O接口的數(shù)量和可編程存儲(chǔ)器的大小，比較適用于有大量的I/O操作的場(chǎng)合，所以廣泛應(yīng)用在低成本，低功耗和對(duì)精度要求不高的系統(tǒng)中。但由于本身處理能力有限，應(yīng)用的場(chǎng)合受到了比較大的限制。FPGA芯片則以其固有的可編程性和并行處理的特點(diǎn)十分適合于中高端的控制系統(tǒng)應(yīng)用。由于它以純硬件的方式進(jìn)行并行處理，而且不占用CPU的資源，所以可以使系統(tǒng)達(dá)到很高的性能。而兩者的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)亦開始成為FPGA器件廠商研發(fā)的重點(diǎn)方向，控制要求的日漸復(fù)雜以及系統(tǒng)處理并行化趨勢(shì)明顯，也推動(dòng)著MCU+FPGA架構(gòu)的普及。隨著可編程芯片系統(tǒng)SOPC（SystemOnaProgrammableChip）的出現(xiàn)，相當(dāng)多的FPGA里面都集成了DSP或者CPU，目前國(guó)際巨頭的FPGA都可以完成這樣的工作，它們不但可以集成自己的軟核，而且可以集成目前流行的PowerPC、ARM等硬核。這樣，F(xiàn)PGA就可以完全實(shí)現(xiàn)DSP和MCU的功能。而且FPGA在內(nèi)置的嵌入式處理器中還可以添加一些自定義指令，從而可以快速完成一些特定算法，并且可以根據(jù)需要定義芯片管腳。對(duì)于應(yīng)用者而言，兩者的結(jié)合不單可以節(jié)省成本，而且可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)流程，加快產(chǎn)品面世速度。在這一市場(chǎng)背景下，AlteraSoC在FPGA架構(gòu)中集成了基于ARM的硬核處理器系統(tǒng)（HPS），以其優(yōu)異性能受到市場(chǎng)的廣泛關(guān)注，業(yè)界亦給予了一致好評(píng)。Altera公司亞太區(qū)產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理謝曉東表示，今后Altera的FPGA產(chǎn)品將有一半會(huì)集成MCU，這將是Altera重點(diǎn)發(fā)力領(lǐng)域，現(xiàn)在的SoC系列市場(chǎng)反饋很不錯(cuò)，增長(zhǎng)趨勢(shì)明顯。AlteraSoC能夠有效增強(qiáng)系統(tǒng)性能、增加設(shè)計(jì)的靈活性、提升器件可靠性、降低成本。Altera公司亞太區(qū)產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理謝曉東Altera公司亞太區(qū)產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理謝曉東強(qiáng)調(diào)，對(duì)于FPGA而言系統(tǒng)架構(gòu)非常重要。AlteraSoC使用寬帶干線互聯(lián)，在FPGA架構(gòu)中集成了基于ARM的硬核處理器系統(tǒng)（HPS），包括處理器、外設(shè)和存儲(chǔ)器接口。它同時(shí)實(shí)現(xiàn)了硬核知識(shí)產(chǎn)權(quán)（IP）的性能和低功耗特性，以及可編程邏輯的靈活性。可以有效降低系統(tǒng)功耗和成本，減小電路板面積，同時(shí)滿足性能要求。而且采用內(nèi)置糾錯(cuò)碼（ECC）和存儲(chǔ)器保護(hù)功能，保護(hù)用戶的系統(tǒng)不受硬件或者軟件錯(cuò)誤的影響，從而提高了系統(tǒng)可靠性。值得一提的是AlteraSoC使用寬帶干線互聯(lián)，在HPS和FPGA架構(gòu)之間的大吞吐量數(shù)據(jù)通路實(shí)現(xiàn)了雙芯片解決方案無法提供的互聯(lián)性能。HPS和FPGA架構(gòu)的緊密集成提供了100-Gbps的峰值帶寬，在處理器和FPGA之間實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的一致性。處理器和FPGA之間沒有了外部I/O通路，大幅度降低了系統(tǒng)功耗。靈活性、使用的便捷性、性價(jià)比是客戶選擇FPGA器件非常重要的決定因素。1、在靈活性上，AlteraSoC通過硬件優(yōu)勢(shì)、系統(tǒng)啟動(dòng)和配置選擇以及多個(gè)硬核存儲(chǔ)器控制器來實(shí)現(xiàn)，可以說FPGA內(nèi)嵌硬核的最大利好就是靈活性，因此AlteraSoC勢(shì)必可以將靈活性發(fā)揮到極致，甚至于這個(gè)架構(gòu)簡(jiǎn)單到只要一個(gè)能夠跑軟件的“裸核”和必須的調(diào)試接口即可，其他所有的外設(shè)都可以根據(jù)客戶的需求自主架構(gòu)，設(shè)計(jì)人員可以充分發(fā)揮FPGA的靈活性優(yōu)勢(shì)。2、在使用的便捷性上，使用Altera獨(dú)特的FPGA自適應(yīng)調(diào)試功能，開發(fā)ARM兼容軟件，前所未有的提高了目標(biāo)可視化、控制能力和效能。3、在性價(jià)比上，AlteraSoC則通過單片集成、集成PCIe控制器以及無斷電排序功能來實(shí)現(xiàn)。這些優(yōu)勢(shì)都保證客戶的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能夠滿足目前以及未來的性能要求，關(guān)鍵是還能夠開發(fā)體系結(jié)構(gòu)良好的產(chǎn)品。Altera的未來更新，將通過高端、中端和低端應(yīng)用規(guī)劃，以及軟件移植和平均生命周期高達(dá)15年以上的產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)，這將有效保障客戶產(chǎn)品的持續(xù)性。14nmFinFET技術(shù)的助力據(jù)謝曉東的介紹，Altera在SoCFPGA的長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃體現(xiàn)了堅(jiān)持創(chuàng)新、切合實(shí)際應(yīng)用、采用尖端科技工藝的原則，未來Altera10代器件將在工藝技術(shù)和體系結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化，以最低功耗實(shí)現(xiàn)了業(yè)界最好的性能和水平最高的系統(tǒng)集成度。而且將采用Intel的14nm三柵極晶體管技術(shù)制造AlteraFPGA。這些下一代產(chǎn)品主要面向軍事、固網(wǎng)通信、云網(wǎng)絡(luò)以及計(jì)算和存儲(chǔ)應(yīng)用等超高性能系統(tǒng)，將突破目前其他技術(shù)無法解決的性能和功效瓶頸問題。注重生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建Altera一直非常注重生態(tài)鏈的構(gòu)建與合作，現(xiàn)在，全球很多優(yōu)秀的合作伙伴都支持創(chuàng)新的AlteraSoC平臺(tái)，包括ARM、WindRiver和QNX等。而比如上文所講到的合作伙伴Intel，則可以幫助提高Altera實(shí)現(xiàn)硅片融合的能力；在單個(gè)器件中集成硬件和軟件可編程功能、微處理器、數(shù)字信號(hào)處理，以及ASIC功能；交付更靈活、更經(jīng)濟(jì)的解決方案。在應(yīng)用層面，Altera也將與英蓓特、艾睿電子、友晶科技、昇偉電子等設(shè)計(jì)方案合作伙伴于深圳、上海和北京舉辦SoC研討會(huì)，分享世界領(lǐng)先的解決方案共同推動(dòng)SoCFPGA的普及。Altera公司亞太區(qū)產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理謝曉東正在介紹合作伙伴的設(shè)計(jì)方案完善的生態(tài)系統(tǒng)能夠提供給用戶更全面的設(shè)計(jì)資源，利用靈活的FPGA邏輯架構(gòu)，可以在設(shè)計(jì)中采用Altera或者其合作伙伴的定制IP或者商用預(yù)配置IP，從而突出系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)。比如能夠迅速適應(yīng)各種接口和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的變化，快速搶