利用FPGA解决手持设备MPU功耗问题

本文摘要：消费类市场于是以呈圆形跳跃式发展。便携式产品处置能力大大减少，所反对的应用于更加多；产品更新换代速度减缓，新产品必需符合上市时间拒绝，以便取得仅次于的市场机会；产品生命周期的延长拒绝延长开发周期，同时更为特别强调可适配性和可反复编程能力。新兴手执设备市场还有一个有意思的趋势，即一个系列中的每种设备的出货量越来越少，但系列设备间的自定义功能却更加多，进而有效地提高了产品的总出货量。 这样，关键挑战就变为了如何研发一个可普遍适配同时又可自定义的系统。

消费类市场于是以呈圆形跳跃式发展。便携式产品处置能力大大减少，所反对的应用于更加多；产品更新换代速度减缓，新产品必需符合上市时间拒绝，以便取得仅次于的市场机会；产品生命周期的延长拒绝延长开发周期，同时更为特别强调可适配性和可反复编程能力。新兴手执设备市场还有一个有意思的趋势，即一个系列中的每种设备的出货量越来越少，但系列设备间的自定义功能却更加多，进而有效地提高了产品的总出货量。

这样，关键挑战就变为了如何研发一个可普遍适配同时又可自定义的系统。手执设备为应付上述挑战，更加多的设计人员开始用于FPGA展开手执产品的研发。FPGA的功能日益强劲和非常丰富，而门数、面积和频率也在大大减少。

FPGA的研发和周转时间要比自定义ASIC较短得多，可反复编程的额外优势使得FPGA沦为手执嵌入式系统领域中极具吸引力的解决方案。在基于ASIC或FPGA的设计中，设计人员必需严肃考虑到某些性能标准，他们面对的挑战主要反映在面积、速度和功耗方面。与ASIC一样，供应商在FPGA设计中也必须应付面积和速度的挑战。随着门数大大减少，FPGA必须更大的面积和尺寸来适应环境更好的应用于，设计工具必须使用更佳的算法以便更加有效地利用面积。

大大演变的FPGA技术也给设计人员带给一系列新的挑战，电源利用率就是其中之一，这对于为手执或便携式设备设计基于FPGA的嵌入式系统来说是急需解决的问题。嵌入式系统中的FPGA典型的嵌入式系统由处理器、存储器、还包括USB、SPI、I2C在内的标准接口以及液晶显示器、音频输入等外设构成。设备的核心仍是处理器和处理器模块，它们通过板载连线相连到各个外设。

系统性能主要各不相同处理器性能，而处理器一般来说具备十分标准的架构，因而不更容易自定义。有时处理器有可能无暇处置来自短距离外设的信息，虽然在这种情况下处理器使用率有可能超过100%，但并不是在做以微处理器为中心的事务，而是工作在尤其较低的性能水平。不管其内核频率是多少，微处理器必需等候来自短距离时钟的数据。

这也不会造成较高的功耗，因为处理器的利用率是100%。其结果将延长电池寿命，并且必须更大的散热器或风扇展开加热，最后影响整个系统的可靠性。

于是，FPGA在这方面开始充分发挥最重要起到，因为它们能从处理器修理许多外设交互任务。如图1右图，利用标准千兆TCP/IP网络构建的未压缩音视频数据流的嵌入式产于系统。它有一个专用DSP处理器，这个处理器通过一个标准总线模块与赛灵思的FPGA相连，FPGA再行相连到各个短距离外设。

图1：用作音频/视频产于系统的FPGA架构。

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