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. https://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