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

這些芯片上除了一個基于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)格的實現(xiàn)方案。它是一種已獲全面集成的功能性模塊——是一個“硬”核，而不是在FPGA邏輯部件上編程的“軟”版本。系統(tǒng)運行時鐘頻率高至100 MHz，性能可達(dá) 125 DMIPS，并帶512 KB 的閃存和64 KB 的 SRAM。它的功能強大，足以運行復(fù)雜的算法，比如精度電機控制，或者甚至好幾個電機的多軸控制。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”等多項任務(wù)，同時仍有充足的容量來運行更高的用戶應(yīng)用級任務(wù)。作為一個全功能的ARM Cortex-M3設(shè)計，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。混合信號I/O 線運行頻率高達(dá)180 MHz，可驅(qū)動6 mA的電流。其它微控制器工程人員常用的功能還包括實時時鐘、看門狗定時器、8路DMA控制器和外部存儲控制器(用于額外的代碼或數(shù)據(jù)的存儲)。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)計人員能夠通過使用鄰近的可編程邏輯來對之進行擴展和調(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。此外，SmartFusion架構(gòu)的靈活性優(yōu)勢還體現(xiàn)在以下事實中：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，模擬計算引擎(ACE)也是一個全新的概念。ACE是一個半自治模塊，可在無需ARM Cortex-M3處理器干預(yù)下執(zhí)行擴展模擬預(yù)處理和后處理任務(wù)，比如信號采集的采樣和排序。

這個新的器件系列可為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計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)計人員和RTL編程人員等提供一個熟悉的環(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)域拓展時予以他們支持。