為什么說在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用FPGA是理想的選擇？

隨著消費(fèi)電子、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的不斷發(fā)展，用戶需求也越來越復(fù)雜和多樣，因此我們?cè)谇度胧较到y(tǒng)設(shè)計(jì)中必須選擇合適的處理器(SoC)系統(tǒng)，當(dāng)然我們也需要考慮成本、功耗、性能、I/O資源等方面，但是隨著實(shí)踐案例的增多FPGA越來越成為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主流選擇。

Xilinx作為可編程邏輯器件(FPGA)的行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者提供了豐富的器件和簡捷的開發(fā)工具，下面從以下幾方面向大家介紹：

FPGA/SoC：最早我們都采用的是純FPGA設(shè)計(jì)，利用FPGA的資源實(shí)現(xiàn)軟核處理器比如Microblaze、Picoblaze等，現(xiàn)在Xilinx推出了Zynq SoC和Zynq UltraScale+ MPSoC系列，它們集成的是硬核處理器(雙核ARM Cortex-A9 CPU或者Quad-A53+Dual-R5 GPU)，這不僅帶來了性能、功耗、性價(jià)比方面的改進(jìn)，同時(shí)也減小的PCB尺寸;

功耗：Xilinx Zynq UltraScale+ MPSoC系列在之前純FPGA器件的基礎(chǔ)上的確進(jìn)行了非常大的改進(jìn)，它支持多種電源模式：Full-Power模式;Low-Power模式;Sleep模式，DRAM暫停;Power-Off模式，提供豐富靈活的電源管理方案，在性能和功耗兩者之間靈活的切換;

模擬量處理：早在Virtex系列上就集成了ADC功能，但是這只限于監(jiān)測器件內(nèi)部的模擬量，比如電壓、溫度等。之后再7系列上集成了兩個(gè)1Msamples/sec@12-bits ADC模塊，支持內(nèi)部和外部模擬量的采集，Zynq UltraScale+ RFSoC則集成了更高性能的ADCs/DACs模塊：4Gsamples/sec@12 bits ADCs / 6.5Gsamples/sec@14 bits DACs，可應(yīng)用于15G、雷達(dá)等領(lǐng)域。

安全方面：我們都知道FPGA的啟動(dòng)文件時(shí)比特流(bitstream)形式，Xilinx Zynq-7000 SoC和Zynq UltraScale+ MPSoC都支持加密的比特流，加載到處理器后進(jìn)行安全解密啟動(dòng)。

開發(fā)工具：對(duì)于工程師來講最重要的還是開發(fā)工具，好用的開發(fā)工具可以事半功倍。與Xilinx Zynq 7000系列同時(shí)推出的Vivado工具集成了豐富的功能：IP integrator(IPI)是一款圖形化的IP設(shè)計(jì)插件;HLS(High Level Synthesis，高層次綜合)支持工程師使用C/C++語言生成HDL功能代碼。此外SDSoC則是一個(gè)完整的系統(tǒng)、軟件和硬件設(shè)計(jì)工具，支持完全采用C/C++語言實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)軟硬件功能開發(fā)，SDAccel則是一款基于OpenCL開發(fā)框架的設(shè)計(jì)工具。

由此可見FPGA/SoC供應(yīng)商已經(jīng)花費(fèi)大量的精力來優(yōu)化器件并且完善開發(fā)工具，使它們更易于應(yīng)用到嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，同時(shí)我們的學(xué)習(xí)過程也會(huì)比過去更容易，在不遠(yuǎn)的將來FPGA/SoC將會(huì)獲得更廣泛的應(yīng)用。

原文鏈接：https://forums.xilinx.com/t5/Xcell-Daily-Blog/When-and-why-is-it-a-good-idea-to-use-an-FPGA-in-your-embedded/ba-p/820625