為FPGA軟處理器選擇操作系統(tǒng)(08-100)

　　設(shè)計(jì)者在系統(tǒng)中用什么附加硬件，和如何用附加硬件有更多的靈活性，這可以從軟件的角度來(lái)觀察，如圖3所示。

　　一個(gè)鍵盤掃描器或許可以作為RTOS任務(wù)來(lái)執(zhí)行，也作為硬件通過(guò)Linux任務(wù)來(lái)訪問(wèn)。事實(shí)上，用硬件實(shí)現(xiàn)的鍵盤掃描器在系統(tǒng)中是隱藏的，因?yàn)樗话b在一個(gè)任務(wù)中。其優(yōu)點(diǎn)是大大減少了對(duì)操作系統(tǒng)的中斷。輕松地權(quán)衡添加硬件或者使用軟件為系統(tǒng)設(shè)計(jì)師帶來(lái)了一種新的靈活性。

　　圖3 從軟件角度觀察相同的便攜式媒體播放器

　　與FPGA相關(guān)的操作系統(tǒng)選擇

　　基于FPGA的應(yīng)用引入了一個(gè)將時(shí)間緊迫任務(wù)用硬件實(shí)現(xiàn)的重要方法，使選擇操作系統(tǒng)在時(shí)間約束方面得到緩解，參見圖4。這張圖顯示了本文中討論過(guò)的各種選擇的響應(yīng)范圍。因?yàn)樗强删幊踢壿嫞?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/FPGA">FPGA為設(shè)計(jì)者提供了精細(xì)的增量控制執(zhí)行。因?yàn)樗怯布?，它?duì)實(shí)時(shí)事件的響應(yīng)極快。如圖所示，該響應(yīng)可用于擴(kuò)大服務(wù)范圍，甚至更大的操作系統(tǒng)。

　　圖4 響應(yīng)范圍

　　結(jié)論

　　用可編程邏輯的SoC平臺(tái)的設(shè)計(jì)，如FPGA芯片里的LatticeMico32，給系統(tǒng)設(shè)計(jì)師提供了難得的機(jī)會(huì)，因?yàn)樗麄兛梢赃x擇自己喜歡的硬件支持和輕載功能。這使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)師通過(guò)轉(zhuǎn)移軟件到FPGA中執(zhí)行數(shù)據(jù)路徑，來(lái)滿足時(shí)間上的限制。這一做法改變了對(duì)操作系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)選擇判據(jù)，使得在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和通用操作系統(tǒng)解決方案之間有更靈活的選擇。雖然商業(yè)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)在確定中斷響應(yīng)方面仍然有其優(yōu)勢(shì)，但通過(guò)使用FPGA中實(shí)現(xiàn)的減負(fù)引擎后，通用操作系統(tǒng)的解決方案(如Linux )可能成為適合于較大的應(yīng)用領(lǐng)域。“軟實(shí)時(shí)”的解決方案，如RT Linux或Xenomai，這時(shí)就顯得不那么理想了，因?yàn)槭褂脺p負(fù)引擎可以提供更好的響應(yīng)而沒有額外的工程費(fèi)用。

　　無(wú)論選擇了RTOS操作系統(tǒng)，還是基于Linux的解決方案用于基于FPGA的設(shè)計(jì)，開發(fā)者需要強(qiáng)有力的合作伙伴支持他們。萊迪思半導(dǎo)體公司的合作伙伴有Micrium ，該公司擁有μC/OS-II許可證和其他的嵌入式軟件組件，還有Theobroma Systems，該公司在LatticeMico32平臺(tái)上為μClinux(微控制器的Linux )提供咨詢，培訓(xùn)和專業(yè)服務(wù)。