FPGA如何改變嵌入設計格局

　　圖形設計

　　FPGA開發(fā)工具也可以從第三方供應商和嵌入板制造商處獲得。例如，National Instruments公司最近推出了一款采用FPGA的單板RIO(可配置I /O)模塊，適用于嵌入應用，同時還有一個評估套件，用其LabView圖形設計軟件演示編程技術。新模塊在一塊8.2英寸×5.6英寸 PCB(印制電路板)上包括了一個實時嵌入處理器和一個可配置FPGA， 另外還有模擬與數(shù)字I /O。該模塊采用一只266 MHz或400 MHz飛思卡爾MPC5200處理器、Wi n d Ri v e r 公司的VxWorks實時操作系統(tǒng)，以及一片Xilinx Spartan-3 FPGA。板上的模擬與數(shù)字I/O直接連接到FPGA上，提供對時序和I/O信號處理的低層定制。單板RIO器件的起價為1000美元(100件以上)。

　　為支持單板RIO，Na t i o n a l Instruments公司還推出了嵌入軟件評估工具套件， 為嵌入應用評估LabView Real-Time和LabView FPGA的編程經(jīng)驗。該套件包括擴展的評估軟件、一個NI單板RIO評估器件、一個用于I /O接口的子板、一個電源、電纜、一個分步教程，以及多個可在LabView中立即運行的普通嵌入任務實例(圖2)。該套件包括多個練習，通過在LabView中構建和微調圖形化塊圖，學習創(chuàng)建、編譯和運行FPGA應用。LabView嵌入平臺評估套件的90天版本價格為999美元。

　　越來越多的商用電路板制造公司正在采用FPGA技術滿足復雜的設計需求，并允許作未來的修改。

　　例如，Quantum3D承諾在安全與保密關鍵應用中提供不過時的硬件，如主要的飛行儀表和MLS(多層安全)系統(tǒng)，它采用的是新型Sentiris AV1 PCI XMC(express mezzanine card)(圖3)。供應商采用了一個基于FPGA視頻與圖像處理核心的組合，而不是傳統(tǒng)的專用GPU(圖形處理單元)。雖然Sentiris AV1最初設計用于飛行認證的圖像生成應用，但它也適用于其他用途，如醫(yī)療應用中的實時圖像。該產(chǎn)品有模擬與HD-SDI(高清晰串行數(shù)字接口)視頻輸出，其視頻與圖形處理能力可實現(xiàn)駕駛室和關鍵任務應用中的3D圖像。Sentiris AV1提供512MB的ECC保護DDR2內存、雙HD-SDI輸出，以及八通路的PCIe(外設部件快速互連)。Sentiris AV1的起價為9980美元。

　　圖2 Quantum3D公司的Sentiris AV1 PCIexpress中間卡集成了一個FPGA視頻與圖形處理核心，以應對設備更新問題

　　FPGA技術有出色的并行處理能力，因此很適合于高性能、多通道應用，如軟件無線電、數(shù)據(jù)采集和數(shù)字信號處理。例如，Pentek最近推出了Model 7151高分辨率軟件無線電模塊，用于GSM(全球移動系統(tǒng))通信手機監(jiān)控以及信號智能應用(圖4)。四個200MHz、16 bit ADC饋給一個專有的FPGA IP核心，它提供256個DDC通道(數(shù)字下變頻)。你可以將每組64個 DDC通道配置給一個特殊的輸出信號帶寬，以適合需要混合信號類型或多種調制方法的應用。可以從任何四個ADC中獨立獲得每個DDC組，一般分配給特定的天線。Model 7151使用戶能夠同時捕捉覆蓋一系列調制方式、信號帶寬和天線來源的數(shù)百個信號。Pentek提供ReadyFlow電路板支持包，為開發(fā)人員提供一個完備的硬件初始化、控制和應用函數(shù)庫，用于Linux、Windows或VxWorks操作系統(tǒng)。Model 7151 PMC(PCI中間卡)模塊版的價格為14500美元。

　　圖3 Pentek公司的Model 7151軟件射頻模塊采用了一個專利的FPGA-IP核心，提供256通道的數(shù)字下變頻