SoC FPGA：Altera推出集成ARM处理器的可编程逻辑器件.pdf

SoC FPGA即片上系统可编程逻辑器件，是一种集成了ARM处理器的新型FPGA产品。这种产品是Altera针对ARM Cortex-A9处理器内核的集成开发，目的是将处理器、FPGA逻辑、DSP模块以及微处理器集成到单一芯片中，从而为开发者提供更加灵活且强大的硬件编程和定制能力。本文将详细介绍SoC FPGA的相关技术知识。 ARM处理器由于其高性能、低功耗的特点，在嵌入式系统领域被广泛采用。通过将ARM处理器集成到FPGA中，开发人员能够获得一个更加集成化的硬件平台，其不仅可以利用ARM处理器强大的计算能力，同时也可以享受到FPGA在可编程逻辑方面的灵活性，这对于那些需要特定算法加速或自定义接口的应用场景尤为有利。 Altera在其SoC FPGA中使用了28nm工艺，推出了基于CycloneV和ArriaV系列的SoC FPGA产品。这些产品内部集成了双核800MHz的ARM Cortex-A9 MPCore处理器，以及NEON媒体处理引擎和ECC保护存储器等重要组件。此外，还包括高性能的DSP模块和多种外设接口（如USB 2.0 OTG和多速以太网接口），这些都为系统集成和应用扩展提供了便利。 Altera SoC FPGA的核心优势在于其系统架构和功耗管理。处理器系统和FPGA的独立供电与配置能力，不仅可以让处理器优先启动，完成对FPGA部分的配置或重配置，而且还允许在不需要FPGA的时候关闭FPGA部分以降低功耗。这种灵活的功耗管理能力是传统FPGA+处理器两片式方案所不具备的，也是SoC FPGA技术的一个亮点。 Altera SoC FPGA的高集成度还意味着设计人员可以在处理器和FPGA之间无需采用外部I/O通路，从而降低了系统整体功耗。根据Altera公司的亚太区高级市场经理罗嘉鸾的介绍，SoC FPGA相较于传统的两片式方案，可以降低30%的系统功耗，同时减少器件面积55%，并且降低走线需求和电路板面积，这直接导致了元器件成本以及PCB复杂度和成本的下降，最终带来系统总体成本的降低。 从应用领域来看，Altera SoC FPGA非常适合于高性能嵌入式系统。例如，在汽车辅助驾驶、智能视频监控、工业自动化、航空航天、国防、广播以及无线通信等需要高实时性和高性能处理能力的场景中，SoC FPGA可以提供非常有竞争力的解决方案。 此外，Altera SoC FPGA的系列包括针对成本敏感的大批量应用场景的CycloneV SoC FPGA，以及适用于中端高性能应用的ArriaV SoC FPGA。CycloneV SoC FPGA提供不同类型的收发器型号，分别适用于不同性能要求的应用场景，如下一代芯片级工业设备、高级辅助驾驶和视频监控等。而ArriaV SoC FPGA则主要面向对性能要求较高的中端市场，例如远程射频等应用。 总而言之，Altera推出的集成ARM处理器的SoC FPGA是一种创新的硬件解决方案，其集成了高性能的ARM处理器、灵活的FPGA逻辑、DSP加速和标准外设接口，为开发者提供了一个高度集成化的平台，使得他们在面对日益复杂的嵌入式系统设计时，有了更多的灵活性和更高的性能保障。同时，通过低功耗设计和系统级的成本优化，SoC FPGA也为市场提供了更加具有成本效益的选择。