Технология PCB - Почему разработчики встраиваемых систем должны использовать FPGA

в поле, если единственной константой являются изменения, то нет необходимости анализировать развитие и изменения электронных технологий и методов проектирования, чтобы увидеть, как изменения позволяют инженерам-конструкторам создавать инновационные продукты следующего поколения. После применения микропроцессора новые недорогие и высококачественные технологии открыли двери для разработки инновационных электронных продуктов на основе программного обеспечения. Это хороший пример.. Короче говоря, Переместите основной элемент конструкции в мягкое поле, инженер-проектировщик может лучше создавать продукты, умнее, покупать более легкие товары за короткое время.

Это изменение означает, что разработчики встроенного программного обеспечения являются главной движущей силой определения функций и характеристик электронной продукции в настоящее время и в конечном счете будут производить аппаратные средства. успех этого подхода заключается в снижении сложности аппаратных средств, а также в повышении степени открытости, обеспечиваемой преобразованием разработанных элементов управления в программируемые области.

сегодня, прибытие большой вместимости, low-cost programmable devices has brought the same hope to the development of electronic product design, Потому что уже можно определить само устройство системы в мягкой области. Large-scale devices such as large-capacity FPGAS идеальный выбор для удовлетворения этого требования. These periods can generally be used to construct large parts of the system peripheral logic function blocks, интерфейс шины, I/О - блок, and even memory. вводить много логики FPGA field has a profound impact on hardware development and opens the door to a new era of'soft' design, Она обеспечивает беспрецедентную гибкость конструкции и безграничную возможность уменьшить размер и сложность платы .

Несмотря на возможность радикального изменения процесса разработки электронной продукции, большинство разработчиков встроенного программного обеспечения по - прежнему работают так же, как и раньше: в начале процесса проектирования выбирает отдельные аппаратные процессоры, создает физическую платформу и затем использует эту платформу для разработки программного обеспечения. отсутствие исследований в области "мягких" и аппаратных средств, разработанных встроенными системами, объясняется главным образом тем, что программисты с не имеют инструментов, необходимых для использования навыков на уровне программируемого оборудования. Фактически, большинство процессов, разработанных в настоящее время FPGA, в основном связаны с разработкой кристаллов и требуют высокой квалификации.

Take soft design to the next level

To go beyond FPGA логическое применение клея требует более широкого кругозора, включает полное использование программируемых средств, внедрение как можно большего количества аппаратных средств в области программного обеспечения. This includes the introduction of processor functions themselves. Today, soft processors in FPGAвсе больше приложений преобразуются во встроенные платформы. Fundamentally speaking, Переключиться на использование FPGA will bring the advantages of structural flexibility, меньший размер платы, and simpler. но более глубокое применение принесет более привлекательные преимущества.

When the programmable feature of FPGA абстрактный слой для получения верхней части процессора, it opens up infinite possibilities for embedded developers, нужно не только реализовать абстрактный уровень проектирования в программном обеспечении, but also in hardware. Imagine a system where the processor is connected to its memory and периферийное устройство through configurable hardware (essentially a hardware package)-this abstracts the interface of the processor. Simply reprogramming the FPGA Изменить пакет, and the system designer can easily change the processor core, переключение даже между жесткими и мягкими процессорами, without modifying other system hardware. с точки зрения системы, all processors are similar, Это упрощает процесс проектирования аппаратных средств. Of course, для его распространения на область прикладного программного обеспечения также требуется компилятор, способный обеспечивать совместимость между процессорами уровня C.

преимущество системы заключается в том, что нет необходимости "заранее" выбирать процессор. система может быть разработана с использованием конкретных процессоров, но на стадии разработки она требует более высокой производительности и более быстрого использования оборудования. Благодаря наличию герметичного слоя процессор может быть мягким, жестким и даже внутренним ядром аппаратного процессора FPGA без ущерба для окружающих его аппаратных средств, поскольку переходный слой создает только стандартный интерфейс, соединяющий периферийное оборудование. На самом деле, само периферийное устройство может быть абстрактно таким же образом. в рамках этой программы FPGA обеспечивает общее подключение ко всем компонентам встроенной системы и является эффективной связующей структурой системы. Иными словами, он фактически стал "основной опорой" стандартного интерфейса, и аппаратные средства и программное обеспечение могут легко общаться с процессором и периферийным оборудованием.

Finally, Введение прозрачной упаковки в процессор создаст FPGA-based development environment that provides true processor independence. ускорение разработки программного обеспечения, processor selection can be carried out in the later stages of the design process, эффективное программное обеспечение/hardware co-design becomes possible.

переключение между программным и аппаратным обеспечением

одним из расширений идеи создания процессора и периферийного слоя в настраиваемом аппарате является Автоматическое создание системного оборудования для приложений, а также внедрение алгоритма программного обеспечения в аппарате - "собственный" аппаратный координационный процессор.

идея создания аппаратных средств непосредственно из кода C не нова. Several systems have been implemented. до сих пор наша идея состояла в том, чтобы создать полную систему аппаратных средств на языке с, аналогичном языку с.. In essence, this is no different from using HDL (such as VHDL or Verilog) to design FPGAs, requiring software developers to learn and adopt new design methods. для встроенных разработчиков действительно эффективным является прозрачность процесса. средства проектирования должны быть способны обрабатывать ввод стандартного кода ANSI C и преобразовывать выбранные программистом функции в аппаратные средства. Более того, the system must be able to generate all the code needed to use the generated hardware. такой, embedded programmers offload the dedicated algorithm from the processor to the dedicated hardware without knowing any design details of the underlying hardware.

полностью использовать потенциал FPGA

Obviously, с точки зрения инструмента, making full use of the opportunities presented by programmable devices (such as FPGAs) requires a system that improves the abstraction level of the development process, Таким образом, основные элементы конструкции можно легко изменить с помощью аналогичных технологий и процессов проектирования. Such a system must be able to unify the entire electronic product development process and integrate the development of hardware, software, and programmable hardware in a single, единое окружение.

Figure 1. в полной мере использовать FPGA's potential means bringing all elements of the design (including hardware and software) to the reprogrammable field.

Altium Designer описание, high-level processor to achieve this goal, программное обеспечение Конференции, FPGA and печатная плата требования, and an integrated product development environment that integrates all required processes in a single application (Figure 1). разработка аппаратных средств и программного обеспечения на уровне платформы уникальна, making rapid software/аппаратное взаимодействие возможно. With FPGA- ядро, основанное на упаковке процессора и процессора, designers can target Altium Designer or any supported third-party processor, при этом сохраняются все особенности проектирования, including easy connection to FPGA peripherals. Altium Designer's Viper-based compiler guarantees C-level code compatibility among all processor architectures supported by the system.

Помимо быстрого развития потенциала продукции, the integrated nature of Altium Designer also brings new design and functional possibilities for embedded developers. Altium также разработал новое интегрированное оборудование/software compiler technology, Поддержка Altium Designer будет предоставлена в ближайшее время. This technology generates highly optimized executable code and concurrent hardware FPGA одновременная реализация кода стандарта C, and generates the code required to link the two together at runtime. фактически, this means that developers can specify C code functions that are offloaded from the processor to the hardware, интегрированное программное обеспечение/hardware environment of Altium Designer makes the process fast and transparent (Figure 2).

Figure 2. использование передовых средств программного обеспечения, embedded developers can influence, когда они становятся инженерами - аппаратчиками, изменяются и отлаживаются аппаратные средства подсистемы.

такие системы предоставляют разработчикам встроенных систем возможность выбора параметров для выбора системы, с тем чтобы иметь возможность добиться конечной производительности и повышения затрат при передаче функций специального программного обеспечения в аппаратные средства. Это позволяет разработчикам эффективно передавать свои функции между аппаратными средствами и программным обеспечением и продолжать интегрироваться в оптимальные прикладные решения. Интересно отметить, что разработчики программного обеспечения, использующие эту функцию Altium Designer и другие более совершенные функции, такие, как встроенные пакеты и пакеты программного обеспечения с предварительной синхронизацией на базе библиотеки, могут эффективно использовать аппаратные средства в рамках механизма FPGA. Короче говоря, специалисты по программному обеспечению, использующие эту систему, могут легко использовать аппаратные средства FPGA с учетом имеющихся у них навыков, не связанных с субстратной структурой или программированием RTL для целевого оборудования (Диаграмма 3).

Figure 3, интеграция проектных процессов, включая аппаратные средства, programmable hardware, программист FPGA использовать устройство и создать полную встроенную систему, and this requires only common technologies.

Интегрированная среда разработки Altium Designer с низкой себестоимостью ПЛИС позволяет разработчикам встраиваемых систем в полной мере использовать потенциал программируемых устройств.после использования правильной среды разработки, the large reconfigurable design space brought by the current FPGA сделать возможным новый встроенный метод проектирования, Дизайнеры могут революционизировать развитие электроники, just like a few decades ago. внедрение процессора коренным образом изменило электронную промышленность.