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FPGA/PLD  

整合類比與MCU FPGA挑戰廣大嵌入式市場

上網時間: 2010年04月14日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:FPGA  嵌入式  醫療  智慧電網  Cortex-M3 

藉由納入ARM核心和首度加入的類比前端,Actel希望超越FPGA既有市場範疇,進一步將其市場版圖擴展到FPGA以外的廣大嵌入式市場,使其在醫療、軍事、能源、工業、運算甚至新興的智慧電網(Smart Grid)都可佔有一席之地。

Actel最近推出的SmartFusion系列FPGA整合了ARM Cortex-M3處理器,以及可程式類比單元──“這是首度整合類比單元的FPGA產品,”Actel公司CEO暨總裁John East說。

這種新型FPGA同時結合了微控制器子系統、可編程類比單元,以及可在閘陣列中自訂的配置能力。首度整合在FPGA中的可編程類比功能包含了一個可減輕CPU負載的類比運算引擎(ACE);12位元的SAR ADC、Sigma-Delta DAC;電壓/電流及溫度監控功能、10個50ns的高速比較器,以及32個類比輸入和3個類比輸出。

其中,類比運算引擎的作用類似於一顆8位元MCU,它能控制像DMA等存取作業,以最大程度地減輕Cortex-M3處理器的初始化和包含ADC、DAC與訊號調節區塊(SCB)在內的類比前端(AFE)控制負載。這個ACE包含了取樣排序引擎(SSE)和後處理引擎(PPE)。其中,SSE可設定ADC和DAC參數,而PPE可實現類比輸出的低通過濾和線性轉換等功能。

透過減輕主處理器的負載,可提高整體資料流量並降低整體功耗,讓主處理器僅負責執行監控類比模組的主要任務。例如,SCB可讓AFE立即處理多重類比訊號。SCB是由主動雙極預分壓器、比較器、電流和溫度監控器所組成。其中,整合在內的高速比較器,能夠為需要高速運算能力的應用,如顯示器提供高速採樣;比較器的輸出則反饋至ACE或DAC。過去,這些應用通常需要獨立的晶片來進行採樣,Actel亞太區總經理賴炫州表示。

East表示,整合類比功能,將使SmartFusion比其他基於SRAM的FPGA更具競爭力,特別是在擴展傳統FPGA以外的新興應用領域之際。“傳統基於SRAM的FPGA採用標準CMOS製程,通常不支援高壓類比應用;而SmartFusion則在單晶片上結合了類比與數位電路,可支援3V、5V甚至12V等類比週邊。”

隨著整合的核心與功能模組日益增多,FPGA與微控制器的界限漸趨模糊,許多設計專案對靈活可編程特性的要求,為FPGA提供了更大的發展機遇。“藉由加入MCU與可編程類比功能,將可望拓展既有混合訊號FPGA的市場,”East指出。這也意味著FPGA將在既有約36億美元市場的基礎上,再朝規模達61億美元及120億美元的可編程類比和MCU市場發展。

作者:江城





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