Подпишитесь на публичный аккаунт + пометьте , не пропустите интересный контент
Источник | Обучение разработке электронных схем
Студенты, изучающие однокристальные микрокомпьютеры, обычно имеют дело с ПЛИС.
Некоторые читатели, вероятно, задавались этим вопросом: что может FPGA? Это лучше, чем один чип?
Скажем так, FPGA также может в некоторых отношениях достичь того же, что и однокристальный микрокомпьютер.В некоторых областях FPGA намного мощнее однокристального микрокомпьютера.
Конечно, у ПЛИС и микроконтроллеров есть свои особенности, а также есть некоторые отличия в применении.
Поговорим о нескольких распространенных областях применения ПЛИС:
1. Система связи
Можно сказать, что применение ПЛИС в области связи является всемогущим.Благодаря характеристикам внутренней структуры ПЛИС можно легко реализовать структуру распределенного алгоритма, что очень полезно для реализации высокоскоростной цифровой обработки сигналов. в беспроводной связи.
Потому что в системе беспроводной связи многие функциональные модули обычно требуют большого количества операций фильтрации, а эти функции фильтрации часто требуют большого количества операций умножения и накопления. Путем реализации распределенной арифметической структуры через FPGA эти операции умножения и накопления могут быть эффективно реализованы.
В частности, Xilinx FPGA объединяет большое количество ресурсов, подходящих для области связи, таких как: обработка основной полосы частот (канальная карта), интерфейс и функции подключения, а также RF (радиочастотная карта) трех категорий:
-
Ресурсы обработки основной полосы Обработка основной полосы в основном включает кодек канала (алгоритмы кодека LDPC, Turbo, сверточный код и кодек RS) и реализацию алгоритма синхронизации (системный поиск соты WCDMA и т. д.).
-
Интерфейс и ресурс соединения Интерфейс и функция соединения в основном включают в себя реализацию внешнего высокоскоростного коммуникационного интерфейса (PCI Express, Ethernet MAC, высокоскоростной интерфейс AD/DA) беспроводной базовой станции и соответствующих внутренних протоколов объединительной платы (OBSAI, CPRI, EMIF, LinkPort).
-
Ресурсы РЧ-приложений РЧ-приложения в основном включают модуляцию/демодуляцию, преобразование вверх/вниз (WiMAX, WCDMA, TD-SCDMA и одноканальные, многоканальные DDC/DUC для систем CDMA2000), отсечение пиков (PC-CFR) и предварительное искажение (Predistortion). )) и другие ключевые технологии. В общем, пока вы хорошо изучаете FPGA, вы определенно можете показать свои навыки в области связи.
2. Цифровая обработка сигналов
В области цифровой обработки сигналов ПЛИС также непобедимы, в основном из-за возможности высокоскоростной параллельной обработки. Самым большим преимуществом FPGA является его механизм параллельной обработки, то есть использование параллельной архитектуры для реализации функции цифровой обработки сигналов.
Этот параллельный механизм делает FPGA особенно подходящим для выполнения повторяющихся задач цифровой обработки сигналов, таких как цифровая фильтрация, такая как FIR.Для задач высокоскоростной параллельной цифровой обработки сигналов производительность FPGA намного превосходит архитектуру последовательного выполнения процессоров DSP общего назначения.Во-первых, это то, что напряжение и управляющая способность его интерфейса программируются и настраиваются, в отличие от традиционных DSP, которые управляются набором инструкций, поскольку тактовый цикл набора инструкций ограничен и не может обрабатывать слишком высокоскоростные сигналы.Для LVDS с уровнем скорости Гбит/с. С классовыми сигналами трудно иметь дело. Поэтому применение ПЛИС в области цифровой обработки сигналов также весьма обширно.
3. Обработка видеоизображения
С изменением времени стремление людей к стабильности изображения, четкости, яркости и цвету становится все выше и выше.Как и предыдущее стандартное разрешение (SD), оно постепенно превратилось в высокое разрешение (HD), и теперь люди преследуют Качество Blu-ray Изображение. В результате объем данных, которые чипу обработки необходимо обрабатывать в режиме реального времени, увеличивается, а алгоритм сжатия изображений становится все более сложным, так что простое использование ASSP или DSP уже не может удовлетворить такой большой объем данных. обработка.
В настоящее время подчеркиваются преимущества ПЛИС, которые могут обрабатывать данные более эффективно, поэтому в области обработки изображений, после всестороннего рассмотрения стоимости, ПЛИС становится все более популярным на рынке.
4. Высокоскоростной дизайн интерфейса
На самом деле, увидев производительность ПЛИС в области связи и цифровой обработки сигналов, я думаю, все должны были догадаться, что в области проектирования высокоскоростных интерфейсов ПЛИС также должны иметь место. Его возможности высокоскоростной обработки и сотни операций ввода-вывода определяют его уникальное преимущество в области проектирования высокоскоростных интерфейсов.
Например, мне нужно выполнить взаимодействие данных с ПК, отправить собранные данные на ПК для обработки или отправить обработанные результаты на ПК для отображения. Существует множество интерфейсов для связи между ПК и внешними системами, такими как ISA, PCI, PCI Express, PS/2, USB и так далее.
Традиционный подход заключается в использовании соответствующего интерфейсного чипа для соответствующего интерфейса, такого как интерфейсный чип PCI.Когда мне нужно много интерфейсов, мне нужно несколько таких интерфейсных чипов, что, несомненно, усложнит нашу аппаратную периферию и увеличит объем. огромным и неудобным, но если вы используете FPGA, преимущество выйдет сразу, потому что внутри FPGA может быть реализована различная интерфейсная логика, поэтому нет необходимости в таком количестве интерфейсных чипов вообще, а использование памяти DDR позволит нам интерфейс Обработка данных стала более удобной.
5. Искусственный интеллект
Если вы предпочитаете следить за новостями технологического сектора, в последнее время вы будете полны внимания связью 5G и искусственным интеллектом.Действительно, 21 век бессознательно вступил в 2020. За эти 20 лет искусственный интеллект быстро развивался, и Плавное развитие 5G также сделало искусственный интеллект еще более мощным, и можно предвидеть, что будущее будет миром искусственного интеллекта. FPGA также широко используются во входной части систем искусственного интеллекта, таких как автономное вождение, которое требует сбора различных сигналов трафика, таких как маршруты движения, светофоры, блокпосты и скорости движения, и требует использования нескольких датчиков. для синтеза этих датчиков.ПЛИС могут использоваться для обработки драйверов и синтеза.
Есть также некоторые интеллектуальные роботы, которым необходимо собирать и обрабатывать изображения или обрабатывать звуковые сигналы с помощью FPGA, поэтому FPGA удобна для обработки информации переднего плана в системах искусственного интеллекта.
6. Дизайн ИС
Когда вы слышите слово «IC», вы можете подумать, что оно очень продвинутое и недоступное для обычных людей, а проектирование IC — это работа, которую могут выполнить только боги. Нельзя отрицать, что порог для проектирования ИС действительно относительно высок, но нам не нужно заходить слишком далеко.На самом деле, проще говоря, мы можем сравнить его с проектированием печатной платы.Плата состоит из сборки компонентов один за другим. на печатной плате Комбинация схем с определенной функцией и дизайн ИС заключается в использовании одной трубки МОП и секции PN для создания комбинации схем с определенной функцией на кремниевой подложке, одной макро и одной микро.
Если дизайн печатной платы будет упразднен, перепроектирование и проверка не вызовут больших потерь, но если дизайн ИС будет утилизирован, а затем переработан, потери будут очень тяжелыми.Когда машина включена, золото не выдувается.Фоторезист дорого, а фотолитография недешева, чтобы открывать формы. Плюс есть сотни тысяч других процессов, включая рабочую силу, материальные ресурсы, потери машин и техническое обслуживание. Абсолютно это болезненная потеря, поэтому дизайн ИС должен подчеркивать успех первое издание.
Чтобы обеспечить успех версии IC, необходимо провести достаточное тестирование моделирования и проверку FPGA.Проверка моделирования заключается в запуске программного обеспечения моделирования на сервере для тестирования, аналогичного программному обеспечению ModelSim/VCS;Проверка FPGA в основном перенесите код IC на FPGA и используйте синтез FPGA.Инструмент выполняет синтез, компоновку и маршрутизацию, чтобы окончательно сгенерировать битовый файл, а затем загружает его на плату проверки FPGA для проверки.Для сложных ИС мы также можем разделить его на несколько частичных функций для проверки отдельно, и каждый функциональный модуль размещается на FPGA. Схемы, сгенерированные FPGA, очень близки к реальным микросхемам IC. Это значительно облегчает нашим разработчикам ИС проверку собственных разработок ИС.
Например, высокоскоростной сбор данных в энергетике, высокоскоростной и крупномасштабный аналоговый сбор и передача в медицинской промышленности, а также радары, спутники и системы наведения в военной промышленности — все это области применения ПЛИС.
Отказ от ответственности: Материал этой статьи взят из Интернета, и авторские права принадлежат оригинальному автору. Если это связано с нарушением авторских прав, пожалуйста, свяжитесь со мной, чтобы удалить его.
------------ КОНЕЦ ------------
Подпишитесь на официальный аккаунт и ответьте на « Добавить группу », чтобы присоединиться к группе технического обмена в соответствии с правилами, и ответьте на « 1024 », чтобы увидеть больше контента.
Нажмите « Читать исходный текст », чтобы увидеть больше сообщений .
