FPGA是嵌入式系统设计的理想选择

简介:

根据IEEE(国际电机工程师协会)的定义,嵌入式系统是“控制、监视或者辅助装置、机器和设备运行的装置”(原文为devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants)。这主要是从应用上加以定义的,从中可以看出嵌入式系统是软件和硬件的综合体,还可以涵盖机械等附属装置。

随着消费电子、物联网等领域的不断发展,用户需求也越来越复杂和多样,因此我们在嵌入式系统设计中必须选择合适的处理器(SoC)系统,当然我们也需要考虑成本、功耗、性能、I/O资源等方面,但是随着实践案例的增多FPGA越来越成为嵌入式系统设计的主流选择。

FPGA/SoC:最早我们都采用的是纯FPGA设计,利用FPGA的资源实现软核处理器比如Microblaze、Picoblaze等,现在Xilinx推出了Zynq SoC和Zynq UltraScale+ MPSoC系列,它们集成的是硬核处理器(双核ARM Cortex-A9 CPU或者Quad-A53+Dual-R5 GPU),这不仅带来了性能、功耗、性价比方面的改进,同时也减小的PCB尺寸;

功耗:Xilinx Zynq UltraScale+ MPSoC系列在之前纯FPGA器件的基础上的确进行了非常大的改进,它支持多种电源模式:Full-Power模式;Low-Power模式;Sleep模式,DRAM暂停;Power-Off模式,提供丰富灵活的电源管理方案,在性能和功耗两者之间灵活的切换;

模拟量处理:早在Virtex系列上就集成了ADC功能,但是这只限于监测器件内部的模拟量,比如电压、温度等。之后再7系列上集成了两个1Msamples/sec@12-bits ADC模块,支持内部和外部模拟量的采集,Zynq UltraScale+ RFSoC则集成了更高性能的ADCs/DACs模块:4Gsamples/sec@12 bits ADCs / 6.5Gsamples/sec@14 bits DACs,可应用于15G、雷达等领域。

安全方面:我们都知道FPGA的启动文件时比特流(bitstream)形式,Xilinx Zynq-7000 SoC和Zynq UltraScale+ MPSoC都支持加密的比特流,加载到处理器后进行安全解密启动。

开发工具:对于工程师来讲最重要的还是开发工具,好用的开发工具可以事半功倍。与Xilinx Zynq 7000系列同时推出的Vivado工具集成了丰富的功能:IP integrator(IPI)是一款图形化的IP设计插件;HLS(High Level Synthesis,高层次综合)支持工程师使用C/C++语言生成HDL功能代码。此外SDSoC则是一个完整的系统、软件和硬件设计工具,支持完全采用C/C++语言实现嵌入式系统软硬件功能开发,SDAccel则是一款基于OpenCL开发框架的设计工具。

由此可见FPGA/SoC供应商已经花费大量的精力来优化器件并且完善开发工具,使它们更易于应用到嵌入式系统设计中,同时我们的学习过程也会比过去更容易,在不远的将来FPGA/SoC将会获得更广泛的应用。

相关文章
|
存储
【数据结构】连通图、连通分量与强连通图、强连通分量—区别在于强,强强在哪里?
【数据结构】连通图、连通分量与强连通图、强连通分量—区别在于强,强强在哪里?
10882 1
【数据结构】连通图、连通分量与强连通图、强连通分量—区别在于强,强强在哪里?
|
机器学习/深度学习 人工智能 自然语言处理
GLM-4V-Flash:智谱 AI 免费开放的图像理解大模型 API 接口
智谱AI推出的GLM-4V-Flash是一款专注于图像理解的免费开放大模型,提供API接口支持用户上传图片URL或Base64编码图片获取详细的图像描述。该模型通过深度学习和卷积神经网络技术,简化了图像分析流程,提高了开发效率,适用于内容审核、辅助视障人士、社交媒体、教育和电子商务等多个应用场景。
6696 14
GLM-4V-Flash:智谱 AI 免费开放的图像理解大模型 API 接口
|
关系型数据库 应用服务中间件 nginx
docker基础,docker安装mysql,docker安装Nginx,docker安装mq,docker基础命令
docker基础,docker安装mysql,docker安装Nginx,docker安装mq,docker基础命令
|
机器学习/深度学习 人工智能 算法
AI+组合优化 |机器学习顶会ICLR/ICML/NeurIPS'23最新进展-MIP求解篇(附原文源码)
本文梳理了ICLR 2023、ICML 2023、NeurIPS 2023有关机器学习+混合整数规划问题求解加速求解加速的研究成果,总共包含8篇文章。
1917 0
|
存储 JavaScript
【 uniapp - 黑马优购 | 加入购物车】如何配置 vuex、加入购物车功能并持久化
【 uniapp - 黑马优购 | 加入购物车】如何配置 vuex、加入购物车功能并持久化
434 0
|
Web App开发 数据安全/隐私保护 iOS开发
IDM (Internet Download Manager)6.41最新版真正免费下载器
一款真正老牌经典、强大实用、干净无打扰、而且仅需一次性付费即可终生使用的下载工具更加适合你。而大名鼎鼎的 IDM (Internet Download Manager) 正是这样的一款“将下载加速做到极致、安静纯粹、无广告、免打扰、静默下载”的下载软件!
2479 0
|
数据采集 Python
python爬虫:scrapy命令失效,直接运行爬虫
python爬虫:scrapy命令失效,直接运行爬虫
404 0
|
API Android开发
【Android 应用开发】BluetoothDevice详解(一)
【Android 应用开发】BluetoothDevice详解(一)
1396 0
|
测试技术 数据库 Python
Flask 教程 第十五章:优化应用结构
本文转载自:https://www.jianshu.com/p/c47b05ccc00e 这是Flask Mega-Tutorial系列的第十五部分,我将使用适用于大型应用的风格重构本应用。 Microblog已经是一个初具规模的应用了,所以我认为这是讨论Flask应用如何在持续增长中不会变得混乱和难以管理的好时机。
1410 0
|
15天前
|
人工智能 数据可视化 安全
王炸组合!阿里云 OpenClaw X 飞书 CLI,开启 Agent 基建狂潮!(附带免费使用6个月服务器)
本文详解如何用阿里云Lighthouse一键部署OpenClaw,结合飞书CLI等工具,让AI真正“动手”——自动群发、生成科研日报、整理知识库。核心理念:未来软件应为AI而生,CLI即AI的“手脚”,实现高效、安全、可控的智能自动化。
34807 41
王炸组合!阿里云 OpenClaw X 飞书 CLI,开启 Agent 基建狂潮!(附带免费使用6个月服务器)