FPGA平臺(tái)架構(gòu)用于復(fù)雜嵌入式系統(tǒng)

設(shè)計(jì)嵌入系統(tǒng)的主要挑戰(zhàn)來自于需要同時(shí)優(yōu)化眾多設(shè)計(jì)因素。這些需要優(yōu)化的設(shè)計(jì)因素包括單位成本、NRE（不可回收工程）成本、功率、尺寸、性能、靈活性、原型制造時(shí)間、產(chǎn)品上市時(shí)間、產(chǎn)品在市場(chǎng)生存時(shí)間、可維護(hù)性、可重配置能力、工程資源、開發(fā)和設(shè)計(jì)周期、工具、硬件/軟件劃分，以及其他許多因素。

Virtex-II ProTM平臺(tái)FPGA產(chǎn)品基于高性能的Virtex-IITM結(jié)構(gòu)，為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了一個(gè)極靈活的解決方案。利用Virtex-II ProTM器件，嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可以在單片器件內(nèi)集成范圍廣泛的硬和軟IP核心，其中的硬件和固件具有可升級(jí)能力，從而可延長(zhǎng)產(chǎn)品的在市場(chǎng)生存時(shí)間。 Virtex-II 結(jié)構(gòu)的可編程能力降低了系統(tǒng)開發(fā)時(shí)間并使單個(gè)平臺(tái)FPGA解決方案可適用于多種應(yīng)用。Virtex-II ProTM FPGA使系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可在整個(gè)開發(fā)周期中對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)還為硬件和軟件設(shè)計(jì)任務(wù)折衷提供了無與倫比的協(xié)同設(shè)計(jì)靈活性。硬件/軟件系統(tǒng)劃分允許設(shè)計(jì)人員可以控制以效率最高的方式實(shí)現(xiàn)所需要的功能。

Virtex-II ProTM平臺(tái)FPGA產(chǎn)品提供了一個(gè)可以滿足多種應(yīng)用的處理、DSP和連接功能要求的平臺(tái)，這些應(yīng)用包括光學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、千兆位路由器、無線蜂巢式基站、調(diào)制解調(diào)器陣列、專業(yè)視頻廣播系統(tǒng)、測(cè)試和測(cè)量設(shè)備、生物醫(yī)療系統(tǒng)、工業(yè)控制器，以及其他許多應(yīng)用。下面我們重點(diǎn)列出了Virtex-II ProTM平臺(tái)FPGA的主要特性和功能。

Rocket I/OTM 收發(fā)器

Virtex-II ProTM 器件提供了高達(dá)16個(gè)千兆位并串和串并收發(fā)器，可以支持不同的高速串行標(biāo)準(zhǔn)，如Gigabit Ethernet、 Fiber Channel、 Infiniband、 Serial ATA、 RapidIO、 3GIO、 Aurora、和XAUI。其通道綁定功能可以結(jié)合多個(gè)通道提供高于3.125Gb/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。Rocket I/OTM收發(fā)器支持物理媒體附加子層（串行化器、并串轉(zhuǎn)換器、時(shí)鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)、發(fā)送/接收緩沖器）和物理編碼子層（8B/10B編碼器/解碼器和彈性緩沖器）。

PowerPCTM 405 處理器

Virtex-II ProTM 器件可提供多達(dá)4個(gè)高性能、低功耗、高速IBM PowerPCTM 405微處理器核心。在器件中集成PowerPC核心是利用IP-Immersion架構(gòu)完成的。IP-Immersion架構(gòu)允許硬核心擴(kuò)散分布到平臺(tái) FPGA結(jié)構(gòu)中的任意位置，同時(shí)還可保持與周圍邏輯陣列間的無與倫比的連接能力。利用處理器局部總線（PLB）和采用CoreConnect互連總線片上總線架構(gòu)的外設(shè)總線，處理器可以控制和管理多種外設(shè)資源。運(yùn)行在300+MHz時(shí)鐘下，能夠提供420+ Dhrystone MIPS性能的PowerPCTM 405微處理器核心提供了眾多下一代嵌入式系統(tǒng)所需要的處理能力。

18位×18位乘法器

Virtex-II ProTM 器件提供多達(dá)216個(gè)嵌入式18位×18位二進(jìn)制補(bǔ)碼乘法器。這些嵌入式乘法器為實(shí)現(xiàn)18位× 18位帶符號(hào)乘法提供了一個(gè)快速高效的方法。一個(gè)乘法器模塊與一個(gè)SelectRAM存儲(chǔ)器塊相關(guān)聯(lián)。乘法器模塊針對(duì)利用塊SelectRAM一個(gè)端口的數(shù)據(jù)進(jìn)行了優(yōu)化。利用這些乘法器，讀取/相乘/累加操作和DSP濾波器結(jié)構(gòu)變得異?？焖俸透咝?。SelectRAM存儲(chǔ)器和乘法器資源都連接到四個(gè)交換矩陣以實(shí)現(xiàn)與通用布線資源的連接。

全局時(shí)鐘

高頻率設(shè)計(jì)需要低畸變的高級(jí)時(shí)鐘分配。在多數(shù)大密度設(shè)計(jì)中通常需要大量全局時(shí)鐘。所有的Virtex-II ProTM器件都包含16個(gè)全局時(shí)鐘緩沖器，支持16個(gè)全局時(shí)鐘區(qū)域。這些時(shí)鐘域支持進(jìn)行更高水平的邏輯集成，并免除了進(jìn)行復(fù)雜的時(shí)鐘樹分析的需要。16 個(gè)時(shí)鐘緩沖器還是“無毛刺”同步2:1復(fù)用器。這些復(fù)用器可以在任意時(shí)間在兩個(gè)異步（或同步）時(shí)鐘間進(jìn)行切換。

數(shù)字時(shí)鐘管理器（DCM）

Virtex-II ProTM器件提供多達(dá)8個(gè)數(shù)字時(shí)鐘管理器（DCM）。每一個(gè)DCM都支持零延遲時(shí)鐘緩沖、精確相位移動(dòng)和頻率合成控制。

DCM還支持對(duì)其輸出時(shí)鐘進(jìn)行90°、180°和270°的相移。異常靈活的頻率合成可提供輸入時(shí)鐘頻率分?jǐn)?shù)倍數(shù)或整數(shù)倍數(shù)的時(shí)鐘輸出頻率。