采用基于FPGA的SoC進(jìn)行數(shù)字顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)
系統(tǒng)級(jí)芯片(SoC)可采用現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或?qū)S眉呻娐?ASIC)兩種方式實(shí)現(xiàn)。目前業(yè)界通常將處理器、邏輯單元和存儲(chǔ)器等系統(tǒng)嵌入FPGA中構(gòu)成靈活的SoC解決方案,本文以Virtex-II系列Platform FPGA為例,說明采用FPGA方案進(jìn)行數(shù)字顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)所具有的靈活、快速和低成本等特性。
本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/189892.htm系統(tǒng)級(jí)芯片(SoC)解決方案被譽(yù)為半導(dǎo)體業(yè)最重要的發(fā)展之一,目前,從數(shù)字手機(jī)和數(shù)字電視等消費(fèi)類電子產(chǎn)品到高端通信LAN/WAN設(shè)備中,這一器件隨處可見。過去,為了創(chuàng)建此類嵌入式系統(tǒng),設(shè)計(jì)工程師不得不在處理器、邏輯單元和存儲(chǔ)器等三種硬件中進(jìn)行選擇,而現(xiàn)在這些器件已合并為單一的SoC解決方案。
SoC面臨的挑戰(zhàn)
嵌入式系統(tǒng)SoC可采用現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或?qū)S眉呻娐?ASIC)實(shí)現(xiàn)。開發(fā)新型SoC器件需要解決的幾個(gè)關(guān)鍵問題包括:新的設(shè)計(jì)工具、先進(jìn)的工藝技術(shù)及半導(dǎo)體IP。盡管在技術(shù)上十分先進(jìn),基于ASIC的SoC產(chǎn)業(yè)仍然面臨著挑戰(zhàn),甚至?xí)虼穗y以完全發(fā)揮潛力,以下列舉其面臨的一些問題和挑戰(zhàn):
1. 系統(tǒng)復(fù)雜性不斷增加,因此更容易引起設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和產(chǎn)品延遲,而重新投片則會(huì)導(dǎo)致成本上升。
2. 上市時(shí)間壓力更大。縮短上市時(shí)間面臨著許多內(nèi)部及外部壓力要求,因?yàn)楝F(xiàn)在的設(shè)計(jì)方法仍然按照傳統(tǒng)ASIC時(shí)間進(jìn)度實(shí)施。
3. 產(chǎn)品生命周期更短,對(duì)生命周期為半年到一年的產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)復(fù)用的要求更強(qiáng)了。
4. 多種業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)并存。各種新的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)不斷產(chǎn)生和更新,因此產(chǎn)品難以與業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的變化保持同步。
5. 可用于不同產(chǎn)品的設(shè)計(jì)靈活性較差。
6. 可重配置及現(xiàn)場升級(jí)性能缺乏。
現(xiàn)在,基于FPGA的SoC可以解決以前基于ASIC的SoC無法完成的任務(wù)和挑戰(zhàn),如現(xiàn)場升級(jí)、減少產(chǎn)品上市時(shí)間、滿足不斷出現(xiàn)和更新的標(biāo)準(zhǔn)要求?;贔PGA的SoC設(shè)計(jì)可用于多種場合,其中從ASIC向FPGA轉(zhuǎn)型中受益最多的應(yīng)用包括:
1. 通信及網(wǎng)絡(luò):網(wǎng)絡(luò)及無線基礎(chǔ)設(shè)施。
2. 數(shù)據(jù)處理:服務(wù)器及存儲(chǔ)設(shè)備。
3. 消費(fèi)類電子產(chǎn)品:數(shù)字機(jī)頂盒、數(shù)字電視和個(gè)人攝像機(jī)。
ASIC在器件成本、尺寸和性能上頗具優(yōu)勢;而FPGA則在上市時(shí)間、建模時(shí)間及升級(jí)能力上稍勝一籌,這些是權(quán)衡設(shè)計(jì)中FPGA和ASIC取舍的基本依據(jù)。與ASIC相比,F(xiàn)PGA最大的不同在于它采用了大量的晶體管和內(nèi)部互聯(lián)來實(shí)現(xiàn)編程。由于ASIC所用的晶體管數(shù)較少,因此就這一方面而言,ASIC的器件成本通常比FPGA要低。不過,根據(jù)摩爾定律所述,F(xiàn)PGA和ASIC在密度、性能及器件成本上的差距正逐漸縮小。如圖1所示,芯片內(nèi)連技術(shù),如采用更多金屬層及銅連線,有助于縮小FPGA和ASIC之間的成本、密度及性能差距。此外,在計(jì)算基于ASIC或FPGA的SoC成本時(shí),除了生產(chǎn)成本外,設(shè)計(jì)開發(fā)所需的時(shí)間和經(jīng)費(fèi)也是一項(xiàng)重要的考慮因素。
Xilinx的可編程邏輯器件的發(fā)展過程。FPGA最初僅提供簡單的邏輯解決方案組合,然后發(fā)展為Platforms FPGA,在功能及總成本上均為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師提供了極大價(jià)值?,F(xiàn)在,從網(wǎng)絡(luò)設(shè)備到高端消費(fèi)類器件,F(xiàn)PGA均開始了大批量生產(chǎn)。下面以Platform FPGA方案為例,說明基于FPGA的SoC方案的特點(diǎn)。
Platform FPGA解決方案
Platform FPGA是高性能的SoC解決方案,下面對(duì)其特點(diǎn)進(jìn)行概要介紹。
A. Platform FPGA模型
評(píng)論