SmartFusion—内嵌FPGA的CortexM3.pdf

SmartFusion是美国Actel公司推出的一款融合ARM处理器和FPGA技术的混合芯片，其内部集成了高效的ARM Cortex-M3处理器核心。Cortex-M3是一种32位RISC处理器，具有高性能和低功耗的特点，运行速度最高可达100MHz，并具备1.25 DMIPS/MHz的执行效率。SmartFusion的特点在于Cortex-M3处理器核心是硬核设计，不占用FPGA的逻辑资源，同时集成了模拟电路和数字逻辑电路，使得芯片既能够实现FPGA的高速并行处理能力，又能发挥处理器的灵活控制优势。 芯片结构方面，SmartFusion通过AHB Bus Matrix总线将Cortex-M3处理器、FPGA逻辑资源以及APB接口的I2C、16550、SPI、以太网、DMA等外设连接起来。整个系统实现了单芯片的SoC（System on Chip）解决方案。其中，处理器和相关外设以黄色表示，模拟的外设以绿色表示，而FPGA的内核则以蓝色表示。 SmartFusion芯片的功能特点包括： 1. 高效的Cortex-M3系统：具备高速的处理器内核，以及丰富的外设接口。 2. 高性能的FPGA：采用Actel独特的Flash架构，具备可编程、非易失性存储特点，并且能够在掉电后保存配置。 3. 可编程的模拟模块：包括多通道的模拟数字转换器（ADC）、数字模拟转换器（DAC）、高性能的模拟信号配置单元（SCB），以及高速比较器等。 4. 其他特性：提供丰富的I/O电平标准支持，包括LVDS、PCI、PCI-X、LVTTL、LVCMOS等，并且具备多种安全机制，比如128位的AES加密和FlashLock安全技术。 开发软件和工具方面，SmartFusion内部整合了Cortex-M3和FPGA的内核。FPGA的开发环境采用Actel公司的Libero，这是一个操作简单、使用方便、功能强大的开发工具。Cortex-M3内核调试软件则采用广州致远电子的TKStudio集成开发环境，支持多种主流的ARM开发工具链，并与致远电子公司的TKScope智能仿真开发平台兼容。 市场应用方面，SmartFusion因其独特的技术特点，适用于广泛的应用领域，包括工业控制、军工、医疗设备、电信通信、计算和数据存储等。SmartFusion能够提供定制化的协处理和接口解决方案，特别适合于需要高效数据处理和快速信号处理的应用场景，如电机控制、系统和功率管理以及工业自动化等。 爱特公司总裁兼首席执行官John East曾表示，SmartFusion是将系统主要组件创新地、智能化地集成为一体的解决方案。借助于Actel的先进快闪技术，SmartFusion能够为嵌入式应用提供业界首款完全可编程的平台，这代表了在嵌入式系统设计领域的一种技术进步。 整体而言，SmartFusion的设计理念代表了嵌入式系统设计领域的一个新的发展方向，它不仅将处理器和FPGA技术进行了有机融合，还在性能、灵活性、安全性和易用性方面提供了均衡的解决方案。这种单芯片解决方案的优势在于能够减少系统组件的数量，简化硬件设计，降低功耗和成本，同时也缩短了开发周期和上市时间，为用户带来了更多价值。