第1节 FPGA高级应用

可编程逻辑器件上的嵌入式处理器

• Altera
  --Nios/Nios II (soft)、ARM922T (hard)
  --Quartus II，SOPC Builder，Nios II IDE
  --Avalon总线
• Xilinx
  --MicroBlaze 、PicoBlaze (soft)、PowerPC (hard)
  --ISE、EDK
  --CoreConnect总线
• 其他
  --LatticeMico32、Core8051s、 ARM 、 ……
  --www.opencores.org

使用 FPGA 实现 DSP

• 硬件支持：
  --硬件乘法器、硬件乘加器、专用的 DSP 逻辑片；
          -Xilinx XtremeDSP逻辑片
          -Altera DSP块
          -Lattice sysDSP块
• 软件支持：
  --DSP IP核
  --系统级设计工具：System Generator、DSP Builder、AccelDSP、Lattice BlockSet、……

 

可重配置计算

• 一种新型的计算模式。
• 可重配置逻辑作为微处理器的协处理单元。

• 可重配置逻辑可以配置成不同的功能，为不同的应用和计算提供硬件支持。
• 可重配置逻辑一般采用基于SRAM的FPGA器件实现。

    结构

 

 

    硬件的灵活性

• 处理器种类、个数
• 互连机制
• 存储机制
• 硬件逻辑电路、外设

    软件的可编程性

• 高级语言
• 操作系统支持

IRL－基于Internet的可重配置逻辑

• Internet Reconfigurable Logic (IRL)是Xilinx倡导的一种新的FPGA设计理念，其核心是通过Internet对远程设备的硬件设计和软件程序进行升级、重构、调试和监控。
• 这种设计理念伴随着嵌入式Internet技术的蓬勃发展必将对嵌入式设备的设计模式产生深远的影响。
• IRL包括三个方面的基本要素：
  --含有配置bit流或应用程序的主机；
  --含有配置功能的目标系统；
  --Internet或远程访问介质。
• IRL技术可以应用于许多场合：
  --在部分功能没有完成全面测试之前就可以先将产品投放市场；
  --故障设备的远程维护；
  --远程修复产品使用过程中发现的Bug；
  --对已售出的产品升级新的功能；
  --对新出现的标准和协议予以支持等等；
• FPGA可通过内部嵌入式处理器内核（如Micro Blaze和PPC405）及其软件支持，实现对自身的重构和升级。
• 采用IRL技术将带给产品三个明显的优势：
  --缩短产品上市时间；
  --减少产品维护费用；
  --延长产品生命周期；

SOPC

• FPGA 芯片密度已达到千万门级， DSP、 MCU、 总线控制等复杂的功能可由一片 FPGA 芯片完成。
• 在 FPGA 上实现 SOC
  SOPC —— System On a Programmable Chip
  PSOC —— Programmable System On a Chip
• IP 核、OpenCore

•  快速投放市场
• 具有可重构性
• 设计高效自动化
• Xilinx、Altera、Cypress、Actel、Lattice、…………

IP资源复用

• Xilinx 的 IP 核生成工具是 Core Generator，可以生成各种类型、各种功能的模块。
• 这些模块从简单的基本设计模块到复杂的信号处理器等一应俱全。
• 缩短设计进度，减少开发调试时间，避免重复设计，同时对设计的性能和质量带来较大的提升。
• Altera 的 MegaWizard Plug-In Manager 可以帮助设计者建立或修改宏功能模块，包括
  --LPM（Library Parameterized MegaFunction）；
  --MegaCore（如FFT、FIR等）；
  --AMPP（Altera Megafunction Partners Program，如PCI等）;

Major Altera MegaCore & AMPP IP

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