如何在便攜式應用中充分發(fā)揮FPGA的優(yōu)勢

為保持“連通和觸控”，消費者越來越依賴其便攜設備。這些設備包括智能手機、個人媒體播放機、數(shù)碼照相機以及新出現(xiàn)的電子筆記本等。當今的手持設備有多項功用，基于最終應用，為實現(xiàn)這些功用對存儲、特性和技術等方面都提出了挑戰(zhàn)。

同時，便攜式設計師面臨更大的上市時間和成本壓力，在對價格敏感的消費品市場，他們要竭盡所能奉獻新特性并要與迅速發(fā)展的標準與時俱進。使問題更棘手的是，在提供全部這些特性的同時還要不犧牲電池壽命。

傳統(tǒng)上，現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)被認為是使設計盡快上市的最佳載體。但基于功耗和成本方面的考慮，該技術曾僅限用于原型生成。

但在過去幾年，設計進步業(yè)已使FPGA進入大批量便攜式設計。另外，新出現(xiàn)的方案幫助設計師降低了成本并延長了電池使用時間。例如，基于閃存的FPGA方案，就省去了高功耗的配置存儲器并沒有了基于SRAM方案所產(chǎn)生的漏電流。

現(xiàn)已有靜態(tài)和主動/動態(tài)功耗分別低至5mW和25mW的FPGA，該指標媲美定制ASIC和專用處理器的功耗。另外，其天生的可編程能力使設計師可借助基于平臺的設計。這使OEM可在單一一個基礎平臺上根據(jù)不同的價格目標來增加或削減特性。使軟硬件設計成本分攤到多個產(chǎn)品型號的能力為便攜式產(chǎn)品設計師帶來更大的規(guī)模效益。

便攜式設備的存儲器要求

當今便攜式設備日益增加的數(shù)字內(nèi)容對存儲容量提出了更高要求。因此，在這樣一個電子設備中便攜式存儲器將占功耗的一大部分。

在從硬盤到閃存的便攜式存儲應用中都可借助FPGA來降低成本、增加靈活性并延長電池壽命。運行操作系統(tǒng)和應用軟件的應用處理器具有預先設定的接口，從而一般不能適應迅速變化的市場需求。因此，在如下這些領域迫切需要FPGA所提供的靈活性，這些領域包括：存儲器、處理器橋、控制器以及連通接口。在這些應用中，基于閃存的FPGA可在支持多種存儲器接口標準的同時降低功耗。

大體上分為閃存和硬盤的多種存儲方案可用在目前日益增多的電子設備中。諸如錄像機等需要大容量硬盤方案的便攜產(chǎn)品將使用兩種控制器中的一種。第一種是基于并行或串行ATA標準的集成設備電子(IDE)控制器。第二種是消費電子ATA(CE-ATA)控制器，它是用于類似便攜式媒體播放機和手持產(chǎn)品等小體積設備的公共標準。

閃存的應用也在擴展，從而拉動了另一類存儲器接口的發(fā)展。包括SD以及非常小巧且可移動的CF方案在內(nèi)的多個存儲卡格式(加之NAND閃存控制器)是閃存市場使用的主要接口。

根據(jù)特定應用，手持設備可能采用這些接口的組合也可能僅采用其中一種接口。無論哪種方式，半導體方案必須提供實施任意數(shù)量接口選項的靈活性。

過去，應用處理器僅支持一組經(jīng)過篩選的存儲器接口。但，將應用處理器與超低功耗FPGA結(jié)合起來使用是手持設計的一個新趨勢，其中利用FPGA來提供橋接功能并擴展處理器的存儲器接口支持(圖1)。