直面FPGA在嵌入式测试系统中的设计挑战
发布时间:2008/5/27 0:00:00 访问次数:374
有多种方式可以在系统中加入智能化功能，其中一种常见的技术就是现场可编程门阵列(fpga)。将算法编入fpga中可为最终产品在成本、尺寸和性能方面带来很多好处。本文主要介绍在要求测量和控制功能的系统中使用fpga可得到的好处和面临的挑战。
“嵌入式系统”这个词范围很广，从数字式电子表到变电站电力检测系统中的pc都可归于这一范畴。大多数情况下，嵌入式系统是一个独立且具有专门用途的系统，它应能在没有技术人员操作的情况下运行。许多嵌入式系统都有某种类型的用户界面，但有一些以“傻瓜型”方式运作，这些系统需要与外界通过传感器、网络等进行交流。系统智能化可以通过由操作系统控制的微处理器实现，或者系统大部分功能也可由一个单独的专用芯片完成。
不同的嵌入式系统其设计要求相去甚远。如果设计的是手持式设备(如pda)，那么功耗是主要问题；而对机场或电影院售票设备，可靠性和安全将是主要考虑因素。当然，用户界面在上述两种系统中都是主要组成部分，但也有许多嵌入式系统还必须和传感器和执行器相连，这些系统要求对实际的激励做出迅速反应并生成复杂输出模式作为响应，完成这些动作需要处理引擎和系统输入输出端口紧密结合。
让我们来看一下嵌入式系统和外界进行交流的方式。掌上计算器具有非常简单的用户界面，包括键盘和lcd显示器，它不需要与传感器或通信总线连接的接口。而对于一个汽车引擎控制单元，它虽然没有用户界面，但是需要与传感器和执行器进行通信，而且车辆网络总咭彩呛苤匾牟糠帧５逼到形薇ｑ保际跞嗽被崾褂靡恢稚璞缸魑档缏返挠没ы缑妫源蠖嗍枰庵止δ艿南执度胧较低常没ы缑嫱裾庋ü谏璞干显黾右桓鲆蕴丝冢缓笤诵衱eb服务器作为嵌入式系统功能的一部分来实现。路由器就是这样一种设备，通常以“傻瓜”方式运行，但可通过一个web浏览器对其进行配置。
可以选择多种方法和器件将智能化功能加入系统中，并且可将这些方法和器件进行混合配对以便以最佳方式达到设计要求。最灵活的平台类型是将微处理器和操作系统结合起来，这种架构可以采取单板机带实时操作系统(rtos)内核的形式，比如在atm机或自动售货机中。更复杂的系统则嵌入一个完整的pc，上面运行windows或其它操作系统，这样做可以利用现成的网络接口功能连接到标准打印机上。
对于有的系统而言，pc或单板机可能太大或成本太高，而且它们或许也不能满足性能需求。这时可以通过将现成的专用集成电路芯片(asic)集成到设计中来实现所要求的功能，如用dsp、运算放大器和通信总线收发器等，这种方法的缺陷是项目需要增加板级设计，而如果使用pc平台，只需要将精力集中在系统级设计上即可。
但如果pc不能满足需求，而且也没有现成部件可以完成系统，那该怎么办呢？这时不仅要考虑进行板级设计，而且还包括芯片级设计，需要设计并制造自己的asic或者是使用现成的可配置芯片：fpga。其中一个需确定的因素是最终产品的数量，如果设计的是大批量产品如蜂窝电话，那么为了节约设计和装配成本最好自行开发asic；但如果目标市场很小，则可以通过使用fpga来减少成本。fpga可以在更改系统时不必开发新的asic，如果系统需要升级或修改以便满足特殊客户的需要，这样的方式是极为有利的。今天，fpga已广泛应用在打印机、复印机、测量设备、消费电子产品和自动控制模块等嵌入式系统中。
测量和控制用fpga
fpga是一种具有可重配置逻辑门的芯片，与供应商提供功能定义的asic芯片不同，fpga可根据每个应用的不同需要而进行配置和重新配置。由于fpga允许在硬件中实现自定义算法，因此它具有精确时序和同步、快速决策及并行任务同时执行等优点。在pc或带有rtos和微处理器的平台上，处理器必须对多个任务进行分时处理，而fpga则可以配置为多个独立的并行计算资源，简言之，就像芯片上有多个微处理器一样，且这些微处理器都针对特定的任务进行了优化。
fpga的性能和灵活性使得它们成为处理输入输出非常有效的技术。假如想计算那些比计数器处理的简单上升或下降沿更有趣的模拟或数字事件，或者要确认一个基于特定事件顺序或自定义通信协议的输入模
有多种方式可以在系统中加入智能化功能，其中一种常见的技术就是现场可编程门阵列(fpga)。将算法编入fpga中可为最终产品在成本、尺寸和性能方面带来很多好处。本文主要介绍在要求测量和控制功能的系统中使用fpga可得到的好处和面临的挑战。
“嵌入式系统”这个词范围很广，从数字式电子表到变电站电力检测系统中的pc都可归于这一范畴。大多数情况下，嵌入式系统是一个独立且具有专门用途的系统，它应能在没有技术人员操作的情况下运行。许多嵌入式系统都有某种类型的用户界面，但有一些以“傻瓜型”方式运作，这些系统需要与外界通过传感器、网络等进行交流。系统智能化可以通过由操作系统控制的微处理器实现，或者系统大部分功能也可由一个单独的专用芯片完成。
不同的嵌入式系统其设计要求相去甚远。如果设计的是手持式设备(如pda)，那么功耗是主要问题；而对机场或电影院售票设备，可靠性和安全将是主要考虑因素。当然，用户界面在上述两种系统中都是主要组成部分，但也有许多嵌入式系统还必须和传感器和执行器相连，这些系统要求对实际的激励做出迅速反应并生成复杂输出模式作为响应，完成这些动作需要处理引擎和系统输入输出端口紧密结合。
让我们来看一下嵌入式系统和外界进行交流的方式。掌上计算器具有非常简单的用户界面，包括键盘和lcd显示器，它不需要与传感器或通信总线连接的接口。而对于一个汽车引擎控制单元，它虽然没有用户界面，但是需要与传感器和执行器进行通信，而且车辆网络总咭彩呛苤匾牟糠帧５逼到形薇ｑ保际跞嗽被崾褂靡恢稚璞缸魑档缏返挠没ы缑妫源蠖嗍枰庵止δ艿南执度胧较低常没ы缑嫱裾庋ü谏璞干显黾右桓鲆蕴丝冢缓笤诵衱eb服务器作为嵌入式系统功能的一部分来实现。路由器就是这样一种设备，通常以“傻瓜”方式运行，但可通过一个web浏览器对其进行配置。
可以选择多种方法和器件将智能化功能加入系统中，并且可将这些方法和器件进行混合配对以便以最佳方式达到设计要求。最灵活的平台类型是将微处理器和操作系统结合起来，这种架构可以采取单板机带实时操作系统(rtos)内核的形式，比如在atm机或自动售货机中。更复杂的系统则嵌入一个完整的pc，上面运行windows或其它操作系统，这样做可以利用现成的网络接口功能连接到标准打印机上。
对于有的系统而言，pc或单板机可能太大或成本太高，而且它们或许也不能满足性能需求。这时可以通过将现成的专用集成电路芯片(asic)集成到设计中来实现所要求的功能，如用dsp、运算放大器和通信总线收发器等，这种方法的缺陷是项目需要增加板级设计，而如果使用pc平台，只需要将精力集中在系统级设计上即可。
但如果pc不能满足需求，而且也没有现成部件可以完成系统，那该怎么办呢？这时不仅要考虑进行板级设计，而且还包括芯片级设计，需要设计并制造自己的asic或者是使用现成的可配置芯片：fpga。其中一个需确定的因素是最终产品的数量，如果设计的是大批量产品如蜂窝电话，那么为了节约设计和装配成本最好自行开发asic；但如果目标市场很小，则可以通过使用fpga来减少成本。fpga可以在更改系统时不必开发新的asic，如果系统需要升级或修改以便满足特殊客户的需要，这样的方式是极为有利的。今天，fpga已广泛应用在打印机、复印机、测量设备、消费电子产品和自动控制模块等嵌入式系统中。
测量和控制用fpga
fpga是一种具有可重配置逻辑门的芯片，与供应商提供功能定义的asic芯片不同，fpga可根据每个应用的不同需要而进行配置和重新配置。由于fpga允许在硬件中实现自定义算法，因此它具有精确时序和同步、快速决策及并行任务同时执行等优点。在pc或带有rtos和微处理器的平台上，处理器必须对多个任务进行分时处理，而fpga则可以配置为多个独立的并行计算资源，简言之，就像芯片上有多个微处理器一样，且这些微处理器都针对特定的任务进行了优化。
fpga的性能和灵活性使得它们成为处理输入输出非常有效的技术。假如想计算那些比计数器处理的简单上升或下降沿更有趣的模拟或数字事件，或者要确认一个基于特定事件顺序或自定义通信协议的输入模
相关技术资料- 5-24全球首台1000nits激光电视探索X1 Ultra详解
- 5-24 新品4MP 图像传感器 —SC4336H
- 5-24ToF传感器工作原理及应用知识介绍
- 5-24表面贴装技术(SMT)TLSM系列特点和优势
- 5-24全新 OPPO Find X9 系列参数
- 5-24首项预测性维护国际标准正式发布
- 5-23TLC（Triple Level Cell）4D NAND闪存应用
- 5-23视频生成模型Veo 3+ Flow应用参数设计
- 5-23扩散语言模型Gemini Diffusion解读
- 5-23氮化炮（GAN）智能功率模块（IPMS）探究
- 5-23集成照片传感器和被动过滤器系列详解
- 5-2318输出网络同步器与JESD204B/C产品详情
- 相关IC型号
公网安备44030402000607
