利用FPGA IP平台引进微控制器系统级芯片之二

利用FPGA IP平台引进微控制器系统级芯片之二

　　Platform8051还由四个其它外设内核构成：

　　• CoreSDLC是高速同步串行数据链路控制器，运作与工作在CPU控制下SDLC模式的Intel 80C152全局串行信道相似。该内核被用作嵌入应用的定制串行接口。
　　• CoreI2C是提供双线串行接口的总线控制器，支持Philips I2C标准的100 kb/s和400 kb/s数据传输。这种菊花链式总线标准获许多消费电子和嵌入式应用采用。
　　• CoreSPI是串行外设接口，可在8051和外围设备之间实现同步串行数据传输。SPI是一种用于各种嵌入式应用的点对点总线标准。
　　• Core16X50是带有或不带FIFO支持的通用异步收发器 (UART)，与德州仪器的16550器件软件相容，并且为Core8051增添额外的串行通道。它也可以用作串行或调制解调器接口。

　　在嵌入式控制应用中，Platform8051内包的元件内核都是经常用的外设，因为它们允许设计人员实现诸如传感、控制、监控和通信等关键功能。通过这些预校验单元，设计人员可以方便地重新利用IP，而毋须花费时间将相同的内核反复开发和集成于平台中。使用Platform8051，设计小组可以将宝贵的设计和校验时间用于开发增值的应用软件和外设，使到最终产品更具特色。

　　设计人员需要开发工具来创制FPGA和用于8051的应用代码。Actel的Libero设计环境可让设计人员模拟仿真和综合完整的集成RTL，然后在网表级别对设计进行模拟仿真和时序分析，再使用Actel的Designer软件进行布局布线。最后，使用Actel的FlashPRO或Silicon Sculptor编程器对FPGA进行编程。

　　在微控制器编程和调试方面，Actel与First Silicon Solutions (FS2) 和Keil Software两家公司合作。FS2 System Analyzer (www.fs2.com/isa-actel51.html) 的设计支持应用软件的在线调试，使用Actel Core8051微控制器的特殊功能和集成外设。FS2 On-Chip Instrumentation (芯片级在线调试仪；OCI™) 的延伸 – 即专用的“硅钩” – 将集成在Core8051 MCU中，让FS2可以提供功能先进和强大的调试工具。来自Keil的 μVision (www.keil.com/uvision2/) 集成开发环境 (IDE) 将项目管理、源代码编辑和程序调试组合成为功能强大的开发环境。μVision 调试器是功能强力大的全功能器件和全面，允许软件开发人员在PC上完整全面地模拟对目标程式进行仿真。

　　除了软件开发工具外，Actel还提供Platform8051开发套件(www.actel.com/products/tools/demoboards/platform8051.html )，如图3所示，使设计人员能够观察Actel内核的工作情况，并迅速和有效地创建和模拟衍生产品设计。该套件可以大幅减少系统校验时间。它还包括一个可重编程ProASICPLUS FPGA、先前提到在器件上编程的网络服务器设计、网络服务器示范代码范例、所有相应的电缆、FS2 System Analyzer和 Keil μVision评估软件包，以及可供选择性的FlashPRO Lite编程器。

　　通过平台IP的方式，部署使用FPGA的优势显而易见，就像最近设计的模块化无线工业网络，用于高噪声杂讯工厂环境和制造自动化中。设计小组最初想用分立ASSP，但很快发现这方式并不能在获得正确的功能组合同时满足尺寸和功率需求。

　　换句话说，设计人员只可在ASIC和FPGA之间选择。项目成本分析研究显示，对于所预计的模块批量，ASIC和FPGA器件的成本接近；但是FPGA毋需任何NRE投资。因此，设计小组决定采用FPGA方案。

　　当设计小组考虑项目所需的IP时，更加认识到FPGA在成本和上市时间方面具有更大优势。 由于FPGA供应商已经拥有项目所需的大多数IP，因此设计小组只需开发少量特别的IP。使用预开发和校验IP能缩短设计周期长达六个月，让设计小组可以更快的速度和更短的时间将产品推向市场。而更短的上市时间可带来实在的财务成果。因为产品占据的市场份额大于预期，所以推动明显地增加了销售和利润的显着增加。

　　与此同时，设计小组可以根据较大型用户的应用和特定需求定制模块，并且在毋须替换整个线路板的情况下进行现场产品升级，其中只需要对FPGA进行重新编程。此举能降低用户的整体拥有成本、增加产品的认知价值，并扩大市场需求。

　　工业设计人员所面对的上市时间压力从未如此巨大。不论是设计网络接口、电机控制器、逻辑控制器、通信系统、或任何数以百计的工业应用，FPGA结合种类繁多的可用IP正成为工业设计的优选方案。就上市时间、执行的灵活性及未来的产品废弃过时等因素而言，FPGA较ASSP和ASIC解决方案具有更多优势。此外，因为许多工业应用从未达到大批量，FPGA常较传统的ASIC方案提供更多的成本节省。设计人员能够迅速编程把功能编程并在应用产品中测试产品，然后对功能规格的变化进行重新编程，自然对工业工程师别具吸引力。这些特性再结合目前在性能、尺寸和价格方面的进步，可让工业设计人员透过所熟悉的标准迅速将产品推向市场，并使产品留存在市场的留存时间和获得的销售收入提升至最高。