ARM、FPGA與可編程模擬電路設(shè)計(jì)的單芯片技術(shù)綜合應(yīng)用

這些芯片上除了一個(gè)基于ARM Cortex-M3的微控制器子系統(tǒng)之外，還有眾多完全可配置邏輯和模擬功能。

相比分立IC，邏輯和線性模塊能夠提供不折不扣的高性能，同樣地，ARM Cortex-M3處理器也是一種全功能全規(guī)格的實(shí)現(xiàn)方案。它是一種已獲全面集成的功能性模塊——是一個(gè)“硬”核，而不是在FPGA邏輯部件上編程的“軟”版本。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)鐘頻率高至100 MHz，性能可達(dá) 125 DMIPS，并帶512 KB 的閃存和64 KB 的 SRAM。它的功能強(qiáng)大，足以運(yùn)行復(fù)雜的算法，比如精度電機(jī)控制，或者甚至好幾個(gè)電機(jī)的多軸控制。另外，在系統(tǒng)管理應(yīng)用中，它能夠管理電壓監(jiān)控、定序(sequencing)、風(fēng)扇控制及相關(guān)“系統(tǒng)內(nèi)務(wù)管理”等多項(xiàng)任務(wù)，同時(shí)仍有充足的容量來(lái)運(yùn)行更高的用戶應(yīng)用級(jí)任務(wù)。作為一個(gè)全功能的ARM Cortex-M3設(shè)計(jì)，它還帶有一系列外設(shè)，包括10/100 以太網(wǎng) MAC 和其它接口，比如SPI、I2C和UART等?；旌闲盘?hào)I/O 線運(yùn)行頻率高達(dá)180 MHz，可驅(qū)動(dòng)6 mA的電流。其它微控制器工程人員常用的功能還包括實(shí)時(shí)時(shí)鐘、看門狗定時(shí)器、8路DMA控制器和外部存儲(chǔ)控制器(用于額外的代碼或數(shù)據(jù)的存儲(chǔ))。為了最大效率地使用硅面積，這套外設(shè)也是“硬連線的”，但設(shè)計(jì)人員能夠通過(guò)使用鄰近的可編程邏輯來(lái)對(duì)之進(jìn)行擴(kuò)展和調(diào)整。ARM Cortex-M3 處理器經(jīng)由相同的5層AHB 總線矩陣結(jié)構(gòu)與FPGA 結(jié)構(gòu)緊密連接，片上外設(shè)連接性能帶寬高達(dá)16 Gbps。

如上所述，SmartFusion架構(gòu)的處理能力顯而易見(jiàn)。此外，SmartFusion架構(gòu)的靈活性優(yōu)勢(shì)還體現(xiàn)在以下事實(shí)中：許多前端處理任務(wù)根本不需要調(diào)用ARM Cortex-M3處理器。與其它片上元件一樣，模擬計(jì)算引擎(ACE)也是一個(gè)全新的概念。ACE是一個(gè)半自治模塊，可在無(wú)需ARM Cortex-M3處理器干預(yù)下執(zhí)行擴(kuò)展模擬預(yù)處理和后處理任務(wù)，比如信號(hào)采集的采樣和排序。

這個(gè)新的器件系列可為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員提供真正的單芯片工具，其在硬件方面完全可配置，軟件方面完全可編程，并充分利用了ARM架構(gòu)能夠支配的所有代碼設(shè)計(jì)資源。這些芯片還附帶有一整套工具，可以為軟件代碼編寫人員、模擬接口設(shè)計(jì)人員和RTL編程人員等提供一個(gè)熟悉的環(huán)境，而且能夠在這些技術(shù)人員向完整的FPGA、ARM和模擬領(lǐng)域拓展時(shí)予以他們支持。