FPGA“核”动力时代来临 ——安富利X-fest 2012上海站记闻

X-fest是安富利公司旗下安富利电子元件携赛灵思以及赛灵思众多合作伙伴举办的两年一届的全球性技术研讨会，今年是第十二届，其主要针对FPGA、MCU、DSP和嵌入式系统开发设计，旨在为工程师搭建一个了解和掌握最新技术和产品应用的沟通交流平台，帮助设计人员了解学习最新的先进技术。

上海站是X-fest 2012的第四站。大会开始，安富利电子元件中国区域总裁傅锦祥先生致了开幕词，傅先生看门见山，强调了这次研讨会的主角是赛灵思7系列产品和结合了ARM双核Cortex-A9MPCore处理系统的Zynq-7000系列产品，而一天的培训课程也是针对这两者展开。



赛灵思7系列新品全面来袭

赛灵思7系列FPGA基于HKMG（high-k metal gate）28 nm制程技术，HKMG技术最大的特点是高性能低功耗，与标准高性能28 nm技术相比，采用该工艺可使得FPGA静态功耗降低50%。所以与上一代FPGA相比，7系列的FPGA静态功耗降低了65%，动态功耗下降了25%-30%，I/O动态功耗下降了30%，而其系统性能却有了至少2倍以上的提升。当然根据不同产品需求，7系列也推出了三个档次的产品，性能从低到高分别命名为Artix-7、Kintex-7和Virtex-7，价格也是从低到高。



Zynq-7000系列应该算最吸引眼球的一款产品，相信很多人也是为了一睹它的“芳容”而去的。该产品已经不是传统意义上的FPGA，因为它带“核”了。内带800M ARM双核Cortex-A9MPCore，再加上7系列高性能FPGA，它应该算是强壮心脏和灵敏身材的完美结合，用赛灵思自己的话讲就是将处理器的软件可编程能力与FPGA的硬件可编程能力实现完美结合。目前该系列推出四款产品：Z-7010和Z-7020是结合Artix-7 FPGA可编程逻辑，用以实现低功耗、低成本的大批量应用；Z-7030和Z-7045则是结合Kintex-7 FPGA可编程逻辑，用以满足需要高性能、高 I/O 吞吐能力的高端应用的需求。



这一天的培训分12门课程，FPGA基础专题有4门课程，课题围绕赛灵思28nm 7系列 FPGA，包括电源设计、存储器接口优化、时钟和 PCIe 接口实现等；应用专题则以无线通信、电机控制、视频和现实世界模拟处理为例，详细介绍了用Zynq-7000可扩展处理平台(EPP)和 7系列FPGA进行设计时，所需要的设计方法和技巧；还有四门课程主要是对 Zynq-7000 EPP 架构的基本介绍、Zynq-7000 EPP 开发工具概述和使用 Zynq-7000 EPP 的可编程逻辑时的软件加速技巧。



这些课程对于专业人员学习和了解赛灵思新产品的性能和应用是有很大帮助的，而对于笔者这样的非专业人士，则对产品展示区的新玩意更有兴趣。产品展示区就在研讨会的入门大厅里，安富利的工程师们向大家展示了基于赛灵思 Artix-7、Kintex-7、Zynq-7000、Spartan-6 FPGA方案的一些设计产品（Virtex-7的产品展示demo没有看到，有点遗憾）。最吸引笔者的是一款“愤怒的小鸟”的游戏展示，整个设计基于赛灵思最新的Zynq-7000 FPGA平台，设计将游戏画面产生的1080p高清信号直接显示在液晶电视上，安富利的工程师让笔者体验了只用内核ARM处理器和ARM+FPGA并行处理的效果对比，只用ARM处理时，画面运行起来明显拖沓，这也是ARM在处理大数据量的高清视频信号时的短板，但加上了并行能力超强的FPGA后，画面效果立马改善，运行起来明显流畅了，这个演示形象的向我们展示了ARM+FPGA组合的强大能力。



还有基于Spartan-6设计的汽车四周全景摄像也是相当抢眼，几组摄像头得到的几组图像通过算法拼接成360度全景图像显示在屏幕上，表现效果也相当的不错。



另外基于这些最新系列的FPGA的应用展示，比如马达控制、图像和声音处理、DSP处理等也相当的精彩。

赛灵思完善生态圈系统展示

每年的X-fest当然也少不了赛灵思众多合作伙伴的产品展示，德州仪器就向我们展示了它们为赛灵思开发板提供的电源管理模块。以Virtex-6开发板为例，因为涉及到FPGA的供电电压很多，如内核电压，逻辑单元电压，I/O电压等，电压和所需的电流大小也各有不同，德州仪器的FAE向笔者详细介绍了开发板上应用到的各个集成电源模块，通过DC/DC的方法，TI UCD9240这类的DPWM控制器分别控制PTD08A020、UCD7230这样的电源模块，通过调节不同的占空比得到最后所需要的各组电压。

            

美信也在其展位展出了针对赛灵思 FPGA的供电模块，从美信的宣传手册上可以看到，无论是赛灵思 6系列的FPGA，还是这次新推出的7系列、Zynq-7000系列FPGA，美信都有相应的供电模板出来。另外美信 FAE还向笔者介绍了一款14位DAC芯片MAX5879，该芯片能达到2.3Gsps的刷新速率，结合可选择的频率响应模式(NRZ、RZ、RF和RFZ)，允许生成超过2GHz输出频率的数字信号，在宽带通信、雷达和航空设备、无线基础设施上都可以应用。



ADI的FAE也向笔者展示了他们的一些最新芯片产品，如用于A/D转换的芯片AD7476、AD7991（产生12位数字信号），有4路8位D/A转换功能的AD7303，还有一些用于I2C、SPI接口的芯片ADP5589、ADXL345等。
赛普拉斯这次带来了EZ-USB FX3 USB3.0的控制方案展示。我们知道USB3.0的理论传输速度可以达到5Gbps，差不多是USB2.0的10倍。在demo板上，赛普拉斯的FAE向笔者展示了通过USB3.0，图像传感器采集处理的数据直接传输到笔记本显示的过程，省去了传统图像传输的编码解码的过程，图像信息达到了无损显示的程度。



一天的研讨会，让笔者大开眼界，相信赛灵思推出的28nm技术7系列FPGA，带处理器的Zynq-7000 FPGA，还有其他厂商展示的新技术产品将会极大地改变我们现在的产品设计水平，为技术的进步和产品性能的提高提供强大的助力。

FPGA“核”动力时代来临 ——安富利X-fest 2012上海站记闻