FPGA嵌入处理器的进程加速

越来越多的可编程逻辑供应商在产品中嵌入处理器内核,以利用由摩尔定律带来的更高逻辑密度和更低成本。另一方面,鉴于越来越多的客户需要应付各种不断变化的标准,SoC供应商也开始向他们的设计中加入可编程逻辑以提供灵活性。

前不久,Actel公司和ARM公司宣布了一项合作:把流行的ARM7TDMI-S内核的一个修正版本加入到Actel公司的ProASIC3 FPGA中。这对伙伴将把通常放在板上的高速缓存和存储器管理控制功能转移到ARM7中,并为满足嵌入式市场的需求做了其它一些修正,Actel公司营销副总裁Dennis Kish说。

图1:GreenField由ARM9内核和可编程逻辑组成

Xilinx公司则宣布了一款辅助处理单元(APU)。该产品是其基于PowerPC的产品的扩展,可以补充和增强PowerPC 405内核的功能,把在可编程逻辑中实现的各种算法同运行在内核上的应用程序连接起来。这款APU支持PowerPC浮点指令、APU加载和存储指令以及至少8条可以处理子操作代码的用户定义指令。

Xilinx公司的高级产品部嵌入式处理器营销主管Dan Isaacs说,这款APU可以同PowerPC内核或软处理器协同工作。他透露,一家视频客户(但未透露公司名称)正试图把APU同用于处理8字节像素数据的协处理器连接起来。

“APU每次操作可以移动16字节的数据,但只占用几个时钟周期,因而可以加快专用算法的执行速度,”Isaacs说。

Xilinx支持两个软内核PicoBlaze和MicroBlaze,瞄准中低端嵌入式应用。该公司还与其一道提供一款称为Platform Studio的集成开发工具。

Xilinx公司营销经理Tim Erjavec表示,该公司现在提供其Spartan 3E FPGA的多个版本产品。这些产品足以支持软处理器内核,而价格不过几个美元。

从Actel、Altera到QuickLogic、Xilinx,多家FPGA制造商已经提供在大型可编程逻辑模块旁边实现的“硬”核和可以直接在FPGA结构中运行的“软”处理器内核。

意法半导体(ST)是第一家提供第三种途径的公司:一种带有嵌入式FPGA内核的商品化SoC。这种基于SRAM的结构在相当于15万可编程逻辑门的电路中提供了4,000个查找表。

这款GreenField-STW21000是面向无线基础设施市场而设计的SoC。使用FPGA模块可以为系统设计者提供一个额外的灵活层。

例如,如果希望把某个输出从高状态转移到低状态,设计者可以在这种FPGA模块中插入一个反相器。由于第三代蜂窝网络的标准依然处于变化之中,该器件的FPGA模块可以支持在硬件层次进行修改,这比修改微代码速度更快。

除了330Mips的ARM9内核和FPGA模块之外,GreenField处理器还包括16Mb的嵌入式DRAM。

作者:来大伟