如何在便攜式應(yīng)用中充分發(fā)揮FPGA的優(yōu)勢(shì)

為保持“連通和觸控”，消費(fèi)者越來越依賴其便攜設(shè)備。這些設(shè)備包括智能手機(jī)、個(gè)人媒體播放機(jī)、數(shù)碼照相機(jī)以及新出現(xiàn)的電子筆記本等。當(dāng)今的手持設(shè)備有多項(xiàng)功用，基于最終應(yīng)用，為實(shí)現(xiàn)這些功用對(duì)存儲(chǔ)、特性和技術(shù)等方面都提出了挑戰(zhàn)。

同時(shí)，便攜式設(shè)計(jì)師面臨更大的上市時(shí)間和成本壓力，在對(duì)價(jià)格敏感的消費(fèi)品市場(chǎng)，他們要竭盡所能奉獻(xiàn)新特性并要與迅速發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)與時(shí)俱進(jìn)。使問題更棘手的是，在提供全部這些特性的同時(shí)還要不犧牲電池壽命。

傳統(tǒng)上，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)被認(rèn)為是使設(shè)計(jì)盡快上市的最佳載體。但基于功耗和成本方面的考慮，該技術(shù)曾僅限用于原型生成。

但在過去幾年，設(shè)計(jì)進(jìn)步業(yè)已使FPGA進(jìn)入大批量便攜式設(shè)計(jì)。另外，新出現(xiàn)的方案幫助設(shè)計(jì)師降低了成本并延長(zhǎng)了電池使用時(shí)間。例如，基于閃存的FPGA方案，就省去了高功耗的配置存儲(chǔ)器并沒有了基于SRAM方案所產(chǎn)生的漏電流。

現(xiàn)已有靜態(tài)和主動(dòng)/動(dòng)態(tài)功耗分別低至5mW和25mW的FPGA，該指標(biāo)媲美定制ASIC和專用處理器的功耗。另外，其天生的可編程能力使設(shè)計(jì)師可借助基于平臺(tái)的設(shè)計(jì)。這使OEM可在單一一個(gè)基礎(chǔ)平臺(tái)上根據(jù)不同的價(jià)格目標(biāo)來增加或削減特性。使軟硬件設(shè)計(jì)成本分?jǐn)偟蕉鄠€(gè)產(chǎn)品型號(hào)的能力為便攜式產(chǎn)品設(shè)計(jì)師帶來更大的規(guī)模效益。

便攜式設(shè)備的存儲(chǔ)器要求

當(dāng)今便攜式設(shè)備日益增加的數(shù)字內(nèi)容對(duì)存儲(chǔ)容量提出了更高要求。因此，在這樣一個(gè)電子設(shè)備中便攜式存儲(chǔ)器將占功耗的一大部分。

在從硬盤到閃存的便攜式存儲(chǔ)應(yīng)用中都可借助FPGA來降低成本、增加靈活性并延長(zhǎng)電池壽命。運(yùn)行操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件的應(yīng)用處理器具有預(yù)先設(shè)定的接口，從而一般不能適應(yīng)迅速變化的市場(chǎng)需求。因此，在如下這些領(lǐng)域迫切需要FPGA所提供的靈活性，這些領(lǐng)域包括：存儲(chǔ)器、處理器橋、控制器以及連通接口。在這些應(yīng)用中，基于閃存的FPGA可在支持多種存儲(chǔ)器接口標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)降低功耗。

大體上分為閃存和硬盤的多種存儲(chǔ)方案可用在目前日益增多的電子設(shè)備中。諸如錄像機(jī)等需要大容量硬盤方案的便攜產(chǎn)品將使用兩種控制器中的一種。第一種是基于并行或串行ATA標(biāo)準(zhǔn)的集成設(shè)備電子(IDE)控制器。第二種是消費(fèi)電子ATA(CE-ATA)控制器，它是用于類似便攜式媒體播放機(jī)和手持產(chǎn)品等小體積設(shè)備的公共標(biāo)準(zhǔn)。

閃存的應(yīng)用也在擴(kuò)展，從而拉動(dòng)了另一類存儲(chǔ)器接口的發(fā)展。包括SD以及非常小巧且可移動(dòng)的CF方案在內(nèi)的多個(gè)存儲(chǔ)卡格式(加之NAND閃存控制器)是閃存市場(chǎng)使用的主要接口。

根據(jù)特定應(yīng)用，手持設(shè)備可能采用這些接口的組合也可能僅采用其中一種接口。無論哪種方式，半導(dǎo)體方案必須提供實(shí)施任意數(shù)量接口選項(xiàng)的靈活性。

過去，應(yīng)用處理器僅支持一組經(jīng)過篩選的存儲(chǔ)器接口。但，將應(yīng)用處理器與超低功耗FPGA結(jié)合起來使用是手持設(shè)計(jì)的一個(gè)新趨勢(shì)，其中利用FPGA來提供橋接功能并擴(kuò)展處理器的存儲(chǔ)器接口支持(圖1)。