利用FPGA實現(xiàn)優(yōu)異的家用電器設計
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DSP電機控制
Cyclone III FPGAs中的嵌入式DSP功能塊(如圖4所示)為設計更復雜和效率更高的電機控制系統(tǒng)提供了關鍵要素?；?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/FPGA">FPGA的DSP芯片使得大型家電制造商能夠降低研發(fā)時間和成本，并且在未來升級時不需要重新布板。FPGA所提供的可重配置解決方案可用來實現(xiàn)DSP應用以及滿足高DSP吞吐率的需求。由于FPGA可以實現(xiàn)硬件重配置，因而能實現(xiàn)完整的硬件定制并實現(xiàn)復雜的電機控制DSP功能。因此，由FPGA實現(xiàn)的DSP系統(tǒng)可以具有定制的架構、定制的總線結構、定制的存儲器、定制的硬件加速器模塊和各種大量的乘法-累加(MAC)塊。
圖4：FPGA中的嵌入式DSP塊
為了使交流電機的運行效率更高，內部永久磁鐵的位置與施加的交流電壓頻率同步至關重要?？梢允褂脗鞲衅鱽頇z測磁轉子的位置，并以此調節(jié)電壓的頻率。該方法類似于伺服控制鎖相環(huán)(PLL)系統(tǒng)，只不過這里采用DSP來實現(xiàn)這一任務。
圖5：典型的應用方框圖
新一代的家電將需要更復雜的電路來監(jiān)控電機和整個系統(tǒng)的運行狀況。使用FPGA中DSP功能的先進控制算法設計將能夠實現(xiàn)比特殊應用標準產(chǎn)品(ASSP)或特殊應用集成電路(ASIC)更靈活的系統(tǒng)。由于FPGA可以編程，因此可以根據(jù)市場需求的變化修改或加入新功能。如果加入一個以太網(wǎng)IP核，F(xiàn)PGA還能夠通過IP網(wǎng)絡與外界進行通訊，從而允許系統(tǒng)安排好系統(tǒng)發(fā)生故障之前的維護和服務工作，并實現(xiàn)用戶家庭網(wǎng)絡的無線通信。
微控制器
新一代家電設備將通過微控制器實現(xiàn)用戶接口和其他的功能控制。具有嵌入式微控制器的FPGA提供了一個集成的解決方案，無需另外再配外部專用處理器。嵌入式處理器設計師面臨的主要挑戰(zhàn)是如何選擇處理器，使之最適合具體的應用但又不過分地浪費或犧牲功能。像Altera的Nios? II軟件處理器就允許設計師創(chuàng)建理想的硬件(CPU，外設以及定制硬件加速器)、軟件(存儲器接口)和成本的綜合環(huán)境，以滿足每一個新的家電設計階段的獨特需求。
此外，Altera公司的 Nios II C-to-Hardware Acceleration (C2H) Compiler可以幫助那些對FPGA比較陌生的工程師利用ANSI C代替原理圖或RTL輸入進行嵌入式處理器系統(tǒng)設計。
LCD面板接口
FPGA中內置的LVDS I/O接口允許直接耦合并驅動簡單文本或視頻質量的顯示器面板，因而在系統(tǒng)中可以很容易設計出用于顯示器的視頻處理器和定時控制器。一片Cyclone III FPGA可以被設計和配置成為一個驅動典型液晶顯示器(LCD)接口的圖像增強引擎。而預先經(jīng)過優(yōu)化的IP MegaCore??能，例如去交織、量化、濾波以及色彩空間轉換器，都可以處理來自任何源設備的視頻輸入，并輸出到象具有網(wǎng)絡功能的電冰箱上的視頻顯示器這樣的LCD面板上。
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