混合信號(hào)FPGA實(shí)現(xiàn)真正單芯片SOC

自主(Autonomous)模擬信號(hào)處理

前面提到的模擬功能只是SmartFusion混合信號(hào)FPGA中模擬處理性能的一部分。而模擬運(yùn)算引擎(ACE)是一個(gè)全新的概念，這是一個(gè)半自主的功能模塊，無(wú)須ARM Cortex-M3處理器的介入，便能夠執(zhí)行完整的模擬前/后處理，包括信號(hào)采集的采樣和排序。

由于ARM Cortex-M3內(nèi)核就在ACE附近，初看起來(lái)在ACE模塊中加入這樣的功能似乎是多余的。然而，半自主的ACE可減少處理器內(nèi)核的日常任務(wù)，例如，信號(hào)采集、處理、存儲(chǔ)和輸出等工作完全無(wú)須通過(guò)Cortex-M3處理器就能完成。設(shè)計(jì)人員能以這種方式配置器件，以使Cortex-M3處理器不受其他影響地執(zhí)行實(shí)時(shí)處理任務(wù)。

在一個(gè)電源管理的設(shè)計(jì)工作中，監(jiān)測(cè)每一電壓軌是否偏離正常值以及警告等工作都由ACE來(lái)執(zhí)行，它還有可應(yīng)付更復(fù)雜的任務(wù)的能力，包括濾波和線性轉(zhuǎn)換等。它所處理的可編程模擬模塊包括ADC、DAC、和SCB。注意，此模擬模塊擁有與微控制器子系統(tǒng)和FPGA架構(gòu)的豐富連接組合。這些元素中的每一項(xiàng)，不管是單獨(dú)或作為一組功能模塊，其互連和工作參數(shù)都是可完全編程的。

設(shè)計(jì)靈活性更上一層樓

對(duì)于SmartFusion而言，器件和其相關(guān)的設(shè)計(jì)工具都已準(zhǔn)備就緒，因此不管是具備何種背景的工程師，都能充滿信心地執(zhí)行一個(gè)完整的設(shè)計(jì)。

當(dāng)利用SmartFusion器件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，一種基于圖形化用戶界面(GUI-based)拖放的操作方式（drag-and-drop-style）可提供對(duì)完整預(yù)定義IP功能庫(kù)的立即存取。對(duì)C語(yǔ)言和RTL程序代碼開發(fā)人員來(lái)說(shuō)，此工具套件可擴(kuò)展他們的專業(yè)領(lǐng)域，因此芯片的資源能充分被使用。此設(shè)計(jì)工具可提供協(xié)作環(huán)境，讓傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)能針對(duì)SmartFusion的不同領(lǐng)域共同合作。

設(shè)計(jì)安全性

在現(xiàn)有的基于快閃FPGA系列器件中，愛特已對(duì)可編程邏輯提供了增強(qiáng)的設(shè)計(jì)安全性。ARM公司愿意將其處理器內(nèi)核的軟件版本授權(quán)給愛特公司，并在其FPGA中實(shí)現(xiàn)，就可以證明對(duì)于此設(shè)計(jì)安全性的信心。一旦編程到陣列之中，黑客將難以從硅片中讀取此內(nèi)核的IP?，F(xiàn)在，微控制器內(nèi)核與FPGA架構(gòu)在相同的硅片上，此保護(hù)也延伸到系統(tǒng)軟件以及FPGA配置碼。ARM Cortex-M3是一個(gè)硬核，因此現(xiàn)已不需要這樣的保護(hù)形式。

在單芯片環(huán)境中可提供固有的IP安全性，由于SmartFusion是一個(gè)快閃器件，因而不再需要從外部存儲(chǔ)讀取配置檔案。在執(zhí)行時(shí)，諸如FPGA到ARM內(nèi)核總線的內(nèi)部接口是看不到的，同時(shí)在它們上面的流量也無(wú)法監(jiān)控。

此外，還有多種額外選項(xiàng)可供設(shè)計(jì)人員用來(lái)保護(hù)IP。最簡(jiǎn)單的方法是將存有FPGA配置的閃存以及Cortex-M3程序代碼編程到“干凈”的區(qū)域中，并設(shè)定一個(gè)“生效時(shí)切斷保險(xiǎn)絲”的條件，防止此閃存區(qū)域被讀取或重新編程。此功能也稱為FlashLock。從Actel Libero集成式設(shè)計(jì)環(huán)境(IDE)輸出的資料，包含配置和運(yùn)行時(shí)間(run-time)程序代碼，也能用128位AES標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行加密，以期在安全的制造環(huán)境之外也可以確保其IP得到保護(hù)。如果以匹配(matching)程序檔案做好設(shè)定，一個(gè)內(nèi)建的128位AES解密引擎可在最后的產(chǎn)品制造期間進(jìn)行安全的系統(tǒng)內(nèi)(in-system)編程。