首頁 > 評測 > FPGA的新嘗試：將它Arduino化?——Vidor4000評測

FPGA的新嘗試：將它Arduino化?——Vidor4000評測

2022-12-21
贊
0評論

作者：SATURN
來源：21ic

[導讀]
用的是Altera的Cyclone10 LP系列的FPGA，是一款對標Lattice的低端產(chǎn)品。所以Arduino也并沒有在里面構建什么計算核心，主要是通信接口等IP。

FPGA是Field Programmable Gate Arrays的縮寫，即現(xiàn)場可編程門陣列�？梢詣�(chuàng)建定制硬件，從而消除與廠商相關的成本。不幸的是，大多數(shù)芯片設計的復雜性仍然存在，這就是為什么大多數(shù)人更喜歡使用現(xiàn)成的芯片，往往接受他們的限制，而不是采取挑戰(zhàn)，以獲得他們需要的硬件優(yōu)化，高效的設計。

然而FPGA入門并不簡單，抽象的HDL語言，即便對于編程已經(jīng)入門了的用戶來說，其代碼仍然如天書一樣晦澀難懂，更不用說精通了。Vidor4000是Arduino新推出的一款開發(fā)板，試圖將FPGA隱藏在相對簡單的Arduino中，期望能消除這一障礙!

Vidor4000采用的新版MKR形式提供給用戶，開發(fā)板上包含一顆Cyclone 10 10CL016 FPGA ，另外還包括一顆來自Microchip Technology 的SAMD21低功耗芯片，基于Arm Cortex-M0+。

大部分組件增位于開發(fā)板正面，開發(fā)板的反面絲印列出了MKR兼容引腳。

Vidor中使用的Intel Cyclone 10CL016 FPGA具有16,000個邏輯單元，504 KB的嵌入式RAM，以及用于DSP操作的硬件乘法器。引腳可以高達150 MHz的速度運行(有時稱為150兆翻轉)。這個特殊部分非常適合音頻和視頻處理。開發(fā)板上主要的器件分布及名稱如下

在很小的尺寸上，Vidor4000提供了MicroHDMI、MIPI Camera及MiniPIC Express等接口，這些接口一般只在一些高檔的Cortex A系列開發(fā)板上才提供。不過考慮到開發(fā)板上有一塊FPGA芯片，這些配置也就合情合理了。Vidor4000的主要特性如下：

• 8 MB SRAM

• 2 MB QSPI閃存芯片 - 為用戶應用程序分配1 MB

• Micro HDMI連接器

• MIPI相機連接器

• Wi-Fi和BLE由U-BLOX NINA W10系列設備供電

• 所有引腳均由SAMD21(32位ARM CPU)和FPGA驅動的MKR接口

• Mini PCI Express連接器，最多25個用戶可編程引腳

• FPGA(Intel/Altera Cyclone 10CL016)包含16K邏輯單元，504 KB嵌入式RAM和56個18×18位HW乘法器

在正式體驗之前，我們有必要了解一下FPGA與MCU的區(qū)別。FPGA和微處理器之間的根本區(qū)別在于，在微處理器中，內部硬件如I2C、SPI等是早已設計好的，產(chǎn)品出廠后不會再發(fā)生變化。內部晶體管具有特定的目的和特定的連接，雖然通常存在多路復用器和內部開關以使芯片更易于配置。但是，它仍然是固定功能電路。另一方面，F(xiàn)PGA可以配置(并重新配置)為幾乎任何數(shù)字電路。實際應用上，一般在FPGA設計中嵌入微處理器內核。

硬件特性決定了功能設計(程序開發(fā))最本質的差異。對于MCU，我們通過寄存器或者配套的SDK來進行功能設計，代碼經(jīng)編譯后使用下載器如JTAG等上載到設備上。對于FPGA來說，現(xiàn)在的主流設計方法是使用HDL來描述硬件功能，HDL的最終結果是Bitstream，供FPGA來進行執(zhí)行。

到目前為止，我們對于使用Arduino來開發(fā)FPGA仍是一片空白!也許代碼會讓我們會有更深入的了解。

接下準備Arduino開發(fā)環(huán)境，按照官方的文檔，我們需要安裝幾個支持庫。