2017年9月18日 星期一

SoC FPGA 嵌入式系統晶片?


Why SoC FPGA? 

目前嵌入式系統晶片開發人員必須面對激烈的市場挑戰,被要求更高的單位功耗性能/運算效能、更低的時延以及更短的開發週期來滿足各種的市場需求,因此基於FPGA的SoC已成為最流行且可行的解決方案。簡單來說,就是在FPGA可程式邏輯晶片嵌入了一個「硬核」處理器系統-- SoC (包含了ARM處理器、記憶體控制器、I/O週邊),在Intel (Altera)把這個SoC稱作是HPS (Hard Processor System) 。

在SoC FPGA 架構下可以彈性的設計,單純使用ARM SoC、僅單獨使用FPGA或兩者一起使用。當兩者一起用時, FPGA可以作為ARM週邊的角色,針對大量且須經複雜運算的資料,如數據資料、影像訊號、聲音訊號等,可利用FPGA 硬體並行運算能力設計演算法追求最佳效能。因此,利用SoC FPGA 架構所設計的嵌入式平台,不僅可以突顯了產品優勢,在價格和性能上都可以達到最優,更重要的是產品能夠及時上市。

HPS是屬於hard core 方式, 也可以選擇使用 soft core 的方式. 就是用Intel 自己的CPU--NiosII, 但用Soft core的方式, 就會消秏到原本FPGA的邏輯匣。


HPS 和 FPGA 有自己的Bus系統, HPS 的ARM 是 AXI Bus , FPGA 是 Avalon Bus, , 故需要設計一個Bridge 讓兩邊系統能夠溝通。 





Intel SoC FPGA 開發板 ( 內含Dual Core ARM Cortex-A9@800MHz)

DE10-Nano Kit





更多FPGA的應用領域: 

AI人工智慧的機器學習、5G傳輸速度提升到10Gbps、無人駕駛汽車網路延遲時間需要小於1ms, 這些都已無法再仰賴CPU計算來達成了為了獲得更高的運算效能與功耗、更低的延遲,以及用更短的開發週期, FPGA 將扮演著關鍵性的角色!


資料參考:

  1. http://www.ittraining.com.tw/ittraining/index.php/course/hardware/fpga
  2. https://www.terasic.com.tw/cgi-bin/page/archive.pl?Language=Taiwan&No=1047




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