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采取软处理惩罚器IP躲避器件过期的挑衅

发布日期:2011-06-03

   在向一个嵌入式产品计划做出几年的财力和物力投资之后,你最不肯意听到的消息便是你所采取的器件已经“生命停止”。
 
  在分立的嵌入式处理惩罚中,陈腐过期意味着你必须为你的下一个计划转向采取别的一种处理惩罚器,并且完全大概要重新计划你想在市场中保持的现有产品。纵然是半导体行业中的巨擘,也并不是总可以或许为全部范例的应用找到利用个别分立办理方案的途径。很多终极产品无法证明采取特定的分立器件是得当的,因此,随着时间的推移,乃至长期提供商也会在不同适的时间克制为他们的客户提供器件支持。
  
   英特尔公司近来宣布他们将退出嵌入式市场。在1970年代,英特尔通过引入8048 μC创造了嵌入式市场,随后8051μC的遍及应用极度火爆。但是,该公司将克制生产8051、251、8096/196、188/186、i960、全部版本的386 (包括386EX)和486,总共起来,约莫700种器件型号正在停产。采取基于ASIC的μC/μP (微控制器/微处理惩罚器)的客户预期,别的的提供商也将做出器件过期的宣告,分外是那些近来被私家股权投资公司收购的、要减产特定的μC/μP的提供商,他们大概导致所提供的产品被归并。
  
   大多数计划工程师都存眷器件的过期题目,在产业、科学、汽车和医疗市场的工程师对此题目更为存眷。由于这些市场的产品生命周期长,基于ASIC的μC/μP大概是开辟一个产品的本钱极高的要领;由于倘若μC/μP停产,那么,它就大概涉及对PCB、软件接口、板级支持封装(BSP)开辟、验证、测试和对整个终极产品举行多次质量认证的再一次工程高兴。
  
   大多ASIC提供商确实提供诸如末了一次购买(LTB)和硅晶圆购买筹划之类的更换办理方案,但是,两种选择的本钱都是奋发的。很难预测(更符合的说法是“推测”)在产品生命周期中必要采购和存储多少μC/μP,与此同时,库存办理正试图克制在货架上把巨大数量的元器件存放几个月或几年。
  
   软性、机动的“生命停止”办理方案

       当与软处理惩罚IP核相结适时,可编程嵌入式平台提供唯一无二的上风。采取一种软处理惩罚IP核及几个现成的FPGA系列,你可以利用嵌入式行业中范畴广阔的差别应用的上风以及跟分立器件市场相干的不确定性。
  
       回避退化危害的一种最佳办理方案是利用在硅器件层上的机动FPGA布局及具有定制外设的软IP处理惩罚器。赛灵思为英特尔以及别的提供商的生命停止器件提供多种办理方案。
  
       这些办理方案依赖于你现有的软件代码底子。要是它是采取汇编语言编写的,一种选择是把代码与C语言对接;要是这种步伐不可行,你可以试用Xilinx? AllianceCORE?相助搭档网络提供的像186和8051一样成熟的μC/μP IP模块。这将包括把外设集成到你特定的生命停止器件型号并举行验证和测试。

计划选项

   图1:计划选项。
 
  =====================以下为图1笔墨翻译
  Intel 188/186 Features 英特尔188/186成果
  MicroBlaze with Memory Controller 具有存储控制器的MicroBlaze
  CPU Static No Cache (12, 20, 25 MHz) CPU静态没有高速缓冲存储器
  MicroBlaze CPU Core with 16K Cache (104 MHz) 具有16K高速缓冲存储器的MicroBlaze CPU核
  Clock Generator 时钟产生器
  DCM on Xilinx FPGA 在Xilinx FPGA上的DCM
  Two Independent DMA Channels for External Memory and I/O
       用于外部存储器和I/O的独立DMA通道
  OPB Central DMA Controller OPB中间DMA控制器
  Three Programmable 16-Bit Timers 三可编程16位定时器
  OPB Timer/Counter (Four)材OPB定时/计数器
  Local Bus Controller 本地总线控制器
  OPB Bus Interface OPB总线接口
  DRAM Refresh Control Unit DRAM革新控制单位
  OPB Memory Controller Interface OPB存储控制器接口
  Programmable Interrupt Controller 可编程停止控制器
OPB Interrupt Controller OPB停止控制器

  Programmable Wait State Generator 可编程等待状态产生器
  State Machine or an OPB Timer/Counter (Included Above) 状态机或OPB定时器/计数器(包括上面)
  Chip Select Logic 片选逻辑
  OPB GPIO片上外设总线 (OPB) 通用IO (GPIO)
  System-Level Testing Support 体系级测试支持
  OPB JTAG UART
  =======================以上为图1笔墨翻译
  
       要是现有的软件代码采取C语言编写,赛灵思已经在Spartan?、Virtex? FPGAs、PowerPC? μP 32位 RISC嵌入式Virtex FPGA系列以及盛行的MicroBlaze? 软IP处理惩罚器中提供了真正的不会过期的办理方案。
  
       MicroBlaze软处理惩罚器是一种具有5级管道实行以淘汰每条指令占用的时钟数(CPI)的 
32位RISC处理惩罚器。该产品的供货已经有5年时间,最新的版本是MicroBlaze v5.0,它是100%二进制向下兼容的。二进制向下兼容性意味着可以运行较老的MicroBlaze版本或不必要软件对接就能在MicroBlaze v5.0体系上运行过去的代码。这就确保了基于MicroBlaze的μC计划真正不会过期。随着将来版本的MicroBlaze软IP处理惩罚器的推出,用户将不必要思量任意过期题目就可以或许从较新的成果集上获益。
  
       当对性能举行了配置之后,MicroBlaze v5.0处理惩罚器以210 MHz的速率运行在Virtex-5 LX器件上。赛灵思在嵌入式开辟东西套件(EDK)包中向客户免费提供MicroBlaze软处理惩罚器容许证,别的,不存在单位版税,以是,不论你贩卖的是一片或是一百万片芯片,你都可以拥有你本身特定的MicroBlaze计划。
  
       为了使你可以或许开辟一种针对你本身应用的特别、机动和唯一无二的办理方案,赛灵思已经开辟了称为Platform Studio的集成开辟环境(IDE)。Xilinx Platform Studio (XPS) IDE和东西套件被包括在EDK包之中。XPS 提供让你在体系的软件和硬件层中定制种种办理方案的真正机动的东西。XPS的构成部分包括:一套称为根本体系构建器的快速IP天生东西(BSB);一套基于GNU/GCC的软件开辟东西;一套称为XMD的处理惩罚器除错引擎;一套称为SDK的基于Eclipse的软件开辟套件;一套处理惩罚IP外设模块的扩展库;MicroBlaze 32位RISC处理惩罚器。
  
       赛灵思嵌入式处理惩罚器得到了由RTOS(及时操纵体系)中间件、除错和电子体系级(ESL)东西提供商构成的生态体系的支持,他们也将有助于你定制本身的产品。
  
       平台IP
  
       赛灵思利用MicroBlaze处理惩罚器、外设、SDRAM和闪存控制器提供一种等效于“生命停止”器件的计划。这种来自英特尔公司和别的提供商的针对“生命停止”器件的预集成参考计划办理方案被称为Platform IP,这种办理方案使你可以或许快速地开辟并摆设真正不过期的方案。
  
       比方,对付英特尔公司的186/188XL系列,表1列出了在这些产品上的外设和它们的赛灵思等效IP模块。
  
       图1:186/188XL加上等效于CAN控制器的计划例子,该方案的构成部分包括:
  
       一个Spartan-3E FPGA平台;
    一个以104 MHz速率运行在Spartan-3器件上的MicroBlaze 32位RISC CPU;
  等效于186/188XL的通用外设;
  内部存储器SDRAM和闪存控制器;
  CAN (控制器地区网络)2.0 A/B MAC
  
       这种机动的体系计划可以淘汰种种危害,由于你可以把任意将来的请求以新的定制逻辑模块、DSP、外设或第三方IP的情势添加到FPGA之中。 别的,该体系还可以被方便地重新配置。
  
       在表2中的计划表现的是对FPGA布局的有效利用。赛灵思的Platform IP以参考计划的情势为英特尔公司和无数别的提供商的“生命停止”产品提供办理方案,使你可以或许快速地摆设针对你的过期器件的办理方案。

186/188XL加上等效于CAN控制器的计划例子

            图1:186/188XL加上等效于CAN控制器的计划例子
  
  ============================
       Instruction-Side Local Memory Bus 指令侧本地存储器总线
  Dual-Port Block RAM 双口模块RAM

  Data-Side Local Memory Bus 数据侧本地存储器总线
  System Reset 体系复位
  JTAG Block JTAG模块
  MicroBlaze Processor MicroBlaze处理惩罚器
  Instruction LMB 指令LMB
  Data LMB 数据LMB
  FSL快速单工连接
  Interrupt Control Unit 停止控制单位
  DMA 直接存储器存取
  On-Chip Peripheral Bus –片上外设总线 (OPB)
  OPB Arbiter OPB仲裁器
  Timer/Counter/Watchdog 定时器/计数器/看门狗
  Memory Controller & Refresh Control 存储控制器和革新控制
  Chip Select Unit 芯片选择单位
  USART/Serial USART/串行口
  CAN2.0 A/B
  Future 将来的需求
  FPGA Fabric FPGA布局
 ===========================
 
 
 
 

针对实例计划的<aFPGA布局请求 src="http://www.ednchina.com/images/article/a40caf37-2ac6-4cad-ae5e-e491de39ae95/3.bmp">

 表2:针对实例计划的FPGA布局请求。
  
  =====================
       Xilinx MicroBlaze Processor with Internal SDRAM Controller
      具有内部SDRAM控制器的赛灵思MicroBlaze处理惩罚器
  Slices 逻辑片
  LUT 查找表
  FF触发器
  Block 模块
  RAM随机存取存储器
  MicroBlaze CPU Core with 16K Cache 具有16K高速缓冲存储器的MicroBlaze CPU核
  DCM on Xilinx FPGA 在Xilinx FPGA上的DCM
  OPB Central DMA Controller OPB中间DMA控制器
  OPB Timer/Counter (Four) OPB定时器/计数器
  OPB Bus Interface OPB总线接口
  OPB SDRAM Controller OPBSDRAM控制器
  OPB Interrupt Controller OPB停止控制器
  State Machine or an OPB Timer/Counter (Included Above) 状态机或一个OPB定时器/计数器(包括上面的)
  OPB GPIO片上外设总线 (OPB) 通用IO (GPIO)
  OPB JTAG UART
  Peripherals 外设
  Internal Memory Controller (SDRAM Controller) 内部存储控制器(SDRAM控制器)
  OPB Interrupt Controller OPB停止控制器
  Flash Controller 闪存控制器
  Total Slices, LUT FF, Block RAM Required 总的逻辑片,LUT FF,所必要的模块RAM
  Spartan-3E Family Products Spartan-3E系列产品
  XC3S500E
  Utilization 利用率
  XC3S1200E
  Utilization 利用率
  XC3S1600E
  Utilization 利用率
  =========================
 
  结论
  
  全部的芯片制造商都将在某一个时间点对某些产品实行停产,但是,FPGA是可编程、可再编程且可现场升级的。因此,作为一个FPGA用户,当你为利用本钱、密度和功耗趋势而在FPGA平台系列上举行代码移植时,你可以确信你耗费多人年所做的软件开辟可以被寂静地投资到一个嵌入式目标计划之中,该嵌入式目标计划可以连续运行同你第一天方式的代码一样的软件代码,纵然它大概正在新的硬件上运行。
  
  赛灵思处理惩罚核使客户可以或许有效地利用FPGA布局并有效地办理本钱。当MicroBlaze和PicoBlaze 处理惩罚器(后者是采取汇编语言编写的8位参考计划)被嵌入到FPGA布局之中时,通过你现有和配置的稳固的平台,可以消除处理惩罚器过期的题目。随着Spartan系列到Virtex 系列FPGA的应用范畴向商用和汽车级产业范畴的超过,软处理惩罚器成为防备计划过期的抱负办理方案。你不但仅可以或许得到可编程逻辑所提供的机动性、一体化和可升级性,并且可以得到专门餍足你的计划请求而定制的处理惩罚器。

  MicroBlaze处理惩罚器的软件本质意味着它可以被例示到无数的平台FPGA器件之中,包围遍及的器件配置和代价点。完全采取软处理惩罚器核和可定制IP就可以更换你的过期器件。由于MicroBlaze办理方案是软处理惩罚器IP核,你的计划永久不会因一个处理惩罚器芯片的“生命停止”而过期,后续版本将保持100%的二进制向下兼容性。别的,源代码容许协议是现成的。欲相识更多关于MicroBlaze的信息,请访问:www.xilinx.com/cn/microblaze