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。
 
 
Xilinx 作为可编程逻辑器件(FPGA)的行业领导者提供了丰富的器件和简捷的开发工具,下面从以下几方面向大家介绍:
 
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。