借助创新电子设计平台实现FPGA嵌入式系统设计

[11-20 15:54:12]   来源:http://www.88dzw.com  arm嵌入式   阅读:8155

文章摘要:FPGA问世已经超过20年,现在FPGA在复杂逻辑电路以及数字信号处理领域中扮演着越来越重要的角色,SoC以其低功耗、高性能、低成本、高可靠性等优点成为嵌入式系统的发展趋势。不过,对于很多设计者来讲这还是“新鲜事物”。学习并掌握一项新的技术或具备某种能力,比如学习FPGA开发技术并将其应用到实际系统中,这是一项艰巨任务。Altium Designer 提供了一种简单轻松的方法,可以帮助软/硬件工程师共同应对FPGA嵌入式系统开发的挑战。Altium designer拥有强大的嵌入式系统设计功能以及非常便捷的设计流程,它在FPGA 及嵌入式智能方面有如下优势:1) 完整功能、统一的设计环境a)

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  FPGA问世已经超过20年,现在FPGA在复杂逻辑电路以及数字信号处理领域中扮演着越来越重要的角色,SoC以其低功耗、高性能、低成本、高可靠性等优点成为嵌入式系统的发展趋势。不过,对于很多设计者来讲这还是“新鲜事物”。学习并掌握一项新的技术或具备某种能力,比如学习FPGA开发技术并将其应用到实际系统中,这是一项艰巨任务。Altium Designer 提供了一种简单轻松的方法,可以帮助软/硬件工程师共同应对FPGA嵌入式系统开发的挑战。Altium designer拥有强大的嵌入式系统设计功能以及非常便捷的设计流程,它在FPGA 及嵌入式智能方面有如下优势:

  1) 完整功能、统一的设计环境

  a) 简单易用的FPGA设计工具链(包括原理图和HDL语言混合编辑器、编译器、综合器和下载)

  b) 完整的嵌入式软件开发环境(包括编辑器、编译器、生成器、连接器和调试器)

  c) 创新性系统验证平台——NB2 (搭载了丰富的外围接口板和可相互替换的FPGA子板)

  2) 数字组合逻辑电路开发功能

  a) 放置和连接预先综合的器件

  b) 电路原理图和 HDL语言混合输入方法

  c) 丰富的虚拟仪器模块

  d) 高度抽象化的系统设计——OpenBus

  e) 灵活的C语言到HDL语言转换——CtoH

  3) 嵌入式软件设计功能

  a) 专业的编码环境

  b) 独立于处理器的 Viper C-编译器

  c) 目标代码自由的移植——DSF

  d) 完整的源代码级调试

  4) 创新性系统验证平台NB2(实施并调试你的方案)

  a) 独立于FPGA厂商的子板

  b) 灵活的外围设备板

  c) 实时调试和更新

  d) 对产品板的持续研发

  5) 设计实施模式间紧密结合

  a) 设计移动到目标硬件

  b) PCB和FPGA间设计协同

  接下来,我们将在Altium Designer平台下,利用一个视频捕获输出的实例去亲身体验如何轻松、便捷地实现FPGA嵌入式系统设计。在这个例子中,我们将使用Altium Designer内的几个专门针对提高设计效率,简便设计过程而开发的特定功能。它们包括:OpenBus系统开发;FPGA项目的自动配置;处理器软件架构——DSF。

  另外,本例中还将结合NB2的板级硬件资源,加快方案验证和实施的过程;

  * 复合视频码流输入模块(Composite video capture)

  * 触摸TFT显示屏模块(Touchscreen TFT display)

  图1是系统架构示意图,该系统可应用于基于视频捕获和信号处理等设计领域。


  图1 系统方案示意图。

  传统的系统设计流程

  传统上,应对包含FPGA器件设计和嵌入式软件设计的系统开发流程需要经历三个阶段(图2)。


  图2 传统的系统设计流程

  1、 FPGA设计;

  2、 PCB设计;

  3、 嵌入式软件设计

  每个阶段相互衔接,逐次实现;由于需要在设计初期完成元器件选型(包括FPGA器件和微处理器),因而必将降低整体方案实现的灵活性;对于设计后期可能在器件性能及功能扩展等方面出现的问题,需要耗费设计者更多的精力才可能弥补,或者只能将现有方案推倒重来。

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