选择合适的SoC FPGA体系结构的重要性（2）

选择合适的SoC FPGA体系结构的重要性（2）

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采用SoC FPGA提高系统可靠性

随着存储器容量的不断增长，对错误探测和纠正的需求已经成为当今设计的发展趋势。大部分现代系统包括专用硬件来帮助实现数据完整性。这包括纠错码（ECC）保护——不仅仅是存储器控制器的一部分，而且还集成在处理器的片内存储器、高速缓存、外设缓冲以及FPGA中。错误检查和纠正电路使系统更可靠，系统不受意外数据错误或者数据损坏的影响。

存储器保护是通常与高级处理器中的存储器控制器相关的特性，称之为存储器管理单元（MMU）或者存储器保护单元（MPU）。处理器的存储器保护单元防止了错误或者非法的处理器会话读取甚至损坏其他存储器区。在Cortex-A9处理器中，ARM的TrustZone技术扩展了这一保护概念，为安全敏感的系统提供了系统级方法。

使用Cyclone V SoC，为操作系统和嵌入式应用软件指定了特定的存储器区域，而其他存储器区域可以专门用于基于FPGA的功能，如图2所示。通过存储器保护，FPGA主机功能不会损坏操作系统或者嵌入式软件区域。


图2.SoC应用中的DDR存储器保护，处理器和FPGA共享公共的存储器。

集成降低功耗

新电子应用对功耗的要求越来越高——不仅仅是手持式设备，而且还有汽车应用，甚至是服务器机架等，这些都有很大的功耗和散热预算。SoC FPGA器件是可行的解决方案，帮助嵌入式开发人员实现其功耗预算。

如图3所示，在一片SoC FPGA中集成处理器和FPGA组件能够把系统功耗降低10%到30%.I/O在器件之间传送信号，通常需要较高的电压，是应用中最耗能的组件。


图3.在一片SoC FPGA中集成处理器和FPGA，共享外部存储器接口，减少了高功耗的芯片间I/O连接。

简单的集成不但降低了功耗，Cyclone V SoC还具有时钟选通和调整等低功耗模式。处理器和FPGA还有独立的电源平面，支持应用程序完全关断FPGA供电，而保持处理器工作，监视任何中断。

为优化功耗，SoC设计与电源设计的关系越来越密切。在系统级，电源供电设计有时候要比SoC器件本身功耗更大。这些系统的难点在于怎样在减小电源供电布局和提高供电效率之间达到均衡。有很多电源供电选择为Cyclone V SoC提供支持，高级DC-DC电源转换器技术也为其提供支持，支持设计人员满足严格的功耗预算和空间限制要求。Altera提供Enpirion电源模块新产品，非常适合满足基于SoC FPGA的嵌入式系统的空间和效率限制要求。

选择合适的SoC FPGA体系结构的重要性（2）