如何在便攜式應(yīng)用中充分發(fā)揮FPGA的優(yōu)勢

供應(yīng)商想為該開發(fā)平臺增加其它一些存儲器接口。為支持非固有外設(shè)選用的基于閃存的FPGA直接連接i.MX27處理器的地址和數(shù)據(jù)總線。與飛思卡爾的i.MX27一道，FPGA通過自帶的SD/MMC和CE-ATA協(xié)議接口還支持SD Card和Micro Hard Drive存儲介質(zhì)的使用。

當(dāng)需驗(yàn)證概念時(shí)，一款可支持全部可能接口的存儲器卡就很有用。理想情況是，該卡可識別插接的存儲器種類并選擇FPGA與處理器連接的合適接口。借助該先進(jìn)的自動(dòng)連接特性，設(shè)計(jì)師不必了解如何為每一種設(shè)備編程FPGA。但，設(shè)計(jì)師可為其最終應(yīng)用評估所選的協(xié)議。為進(jìn)行評估還可將一塊通用存儲器卡與多個(gè)處理器一起使用。

利用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)板可節(jié)省幾個(gè)月的開發(fā)時(shí)間并降低制造成本。在不占用原型系統(tǒng)資源的條件下，通過實(shí)施第一輪設(shè)備選擇以及可能的設(shè)備減除，可在決定最終架構(gòu)前評估多個(gè)處理器和接口標(biāo)準(zhǔn)。

功耗測量

對低功耗便攜應(yīng)用來說，最好以充分考慮了低功耗要求的開發(fā)平臺為起點(diǎn)。一般來說，這些系統(tǒng)已經(jīng)采用了低功耗元器件從而免去了以后所需的某些設(shè)計(jì)優(yōu)化工作。

全面的開發(fā)平臺將提供原理圖和詳細(xì)的元材料清單(BOM)，當(dāng)考慮設(shè)計(jì)的最終布局及選用器部件時(shí)，要仔細(xì)研究這些圖表。當(dāng)為低功耗便攜式應(yīng)用選擇最佳開發(fā)平臺和子卡時(shí)，可測量整個(gè)系統(tǒng)或單個(gè)器部件功耗的能力也是個(gè)關(guān)鍵考慮。

在選好處理器、存儲器種類和IP后，低功耗存儲器實(shí)現(xiàn)的下一步是確定得出的系統(tǒng)是否真是低功耗的？在此，可用FPGA存儲器擴(kuò)展接口卡測量功耗。

利用板上跳線可進(jìn)行每個(gè)測量。為測量板上的任意部分，需關(guān)閉設(shè)備、拿掉跳線、連接萬用表，然后再給系統(tǒng)上電。為在下列位置實(shí)施測量可隔絕電源：FPGA核電流測量有助于評估IP功率使用并演示FPGA可用的靈活功耗優(yōu)化模式。需注意的是：使用中的FPGA可工作于1.5或1.2V核電壓，所以，請確保計(jì)算功率時(shí)采用的是正確電壓。兩個(gè)額外跳線允許測量3.3V(穩(wěn)壓器輸出)條件下的電流。FPGA的任一組I/O都可工作于不同電壓，從而支持獨(dú)立測量各組I/O的電流。

為支持這些測量，系統(tǒng)在任一特定時(shí)刻通過LED傳遞正執(zhí)行的是哪個(gè)功能的信息。它還顯示操作中的電壓和模式。

除在板級測量功率外，通過軟件分析工具測量器件級功率的能力也很重要。許多供應(yīng)商利用功率計(jì)算器進(jìn)行分析。在此，可輸入寄存器和時(shí)鐘頻率以提供功率值。

對設(shè)計(jì)進(jìn)行綜合然后借助智能功率分析工具(采用IP尤其方便)可實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的測量。這些工具評估設(shè)備各個(gè)架構(gòu)特性、各個(gè)電源和各個(gè)I/O組群的功率使用。隨著功率分析工具精度的改進(jìn)以及設(shè)計(jì)師學(xué)著信任這些結(jié)果，從而進(jìn)一步縮短了設(shè)計(jì)周期。

多存儲器開發(fā)平臺評估每一存儲器接口的功率使用并演示了休眠模式。當(dāng)器件進(jìn)入休眠模式(如FlashFreeze)時(shí)，需對系統(tǒng)進(jìn)行測試以確保喚醒接口的命令時(shí)序上是正確的。此舉將確保接口是完全打開的并在需要時(shí)可投入工作。

借助基于閃存的FPGA，當(dāng)需要時(shí)，F(xiàn)lashFreeze技術(shù)允許FPGA立即就位，且存儲器和寄存器內(nèi)容保持不變。若你用的是SRAM FPGA，則一定要留出足夠時(shí)間(150ms左右)以喚醒并配置FPGA。這種程度的時(shí)間延遲對某些應(yīng)用會是個(gè)制約因素，所以應(yīng)對其進(jìn)行的測試屬于系統(tǒng)概念確證的一部分。

隨著FPGA技術(shù)變得更加先進(jìn)，F(xiàn)PGA方案最終會提供便攜式設(shè)備所需的低功耗特性。另外，作為天生的可編程方案，它們還可提供便攜式設(shè)備設(shè)計(jì)師為適應(yīng)當(dāng)今手持設(shè)備使用的實(shí)際上數(shù)百種之多的處理器和存儲器接口組合所需的不斷增加的靈活性。

基于閃存的FPGA與用于在各開發(fā)階段便于功率管理的完善開發(fā)平臺和軟件分析工具結(jié)合起來將為延長便攜式設(shè)備的電池壽命助一臂之力。借助FPGA，設(shè)計(jì)師在繼續(xù)滿足當(dāng)今消費(fèi)者不同需求的同時(shí)，還可顯著縮短其產(chǎn)品上市時(shí)間并降低開發(fā)成本。