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    解決嵌入式設計中信號和接口太多帶來的挑戰

    • 發布: Joel Coplen
    • 來源:Latticesemi
    • 時間:2017-12-06 16:06

    在基于最先進的微控制器和嵌入式處理器構建設計時,工程師們往往會遇到共同的挑戰:沒有足夠的I/O和接口。現在的嵌入式系統對于實時數據和控制功能的要求要比以往任何時候都來得高。I/O要求可能包括支持通過I2C和SPI連接傳感器以及用于電機控制的脈寬調制(PWM)輸出、邊帶中斷和復位等信號。但很多時候您的嵌入式系統是獨一無二的,要在處理資源、I/O、外設與嵌入式處理器等多方面實現完美的匹配難度極高。

    低密度、I/O密集型FPGAs能夠很好地解決這一挑戰。這些器件提供的I/O支持各種可編程配置,如開漏、電流驅動、信號標準(LVDS或LVCMOS)。系統設計工程師可以使用這些配置來實現I2C、MIPI D-PHY、I2S和其他信號協議。可編程I/O配置與諸如鎖相環(PLL)和可編程延遲元件等高級功能的結合,使得設計工程師能夠實現雙倍數據速率(DDR)協議和其他源同步協議(如7:1 LVDS)。

    將FPGA中的可編程邏輯和存儲器塊與I/O相配對,可用于實現信號聚合、接口復用、數據緩沖等功能。這些功能是傳統CPLD粘合邏輯功能的發展方向。FPGA的并行硬件執行能力在實現這種系統時具有很大的優勢,預測通過FPGA進行的所有操作的延遲是可以實現的。

    就拿控制某些系統中支持混色和調光效果的大量狀態LED來舉個簡單的例子。RGB LED通常需要至少3個高分辨率PWM信號來實現這些效果。包含10個這種LED的系統將需要30個專用PWM信號,這就很有可能擠占嵌入式微控制器的可用資源。

    在這種情況下,工程師可以使用低密度FPGA來實現PWM模塊以及到嵌入式微控制器的靈活接口(如SPI)。系統設計工程師可以在FPGA中定義和實現一組靈活的控制寄存器,用于驅動預定義的顏色和配置調光效果等。帶有嵌入式用戶閃存的FPGA可以使用閃存與來存儲與LED性能相關的校準信息,使用簡單的查找表實現顏色校正功能,進一步增強這些應用。

    MachXO3FPGA系列是上述應用的最優選擇。大量靈活的可編程I/O和優化的邏輯資源使得MachXO3器件成為解決當今嵌入式設計挑戰的理想解決方案。MachXO3系列中的MachXO3-9400器件,在10K LUT級領域提供業內最多的I/O數量。為您選擇的微控制器或嵌入式處理器添加上述器件可解決I/O和接口不足的問題,從而讓您專注于獨特的設計需求。

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