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賽靈思詳解新近推出的FPGA領域設計平臺

發布時間:2009-12-16 11:12    發布者:老郭
關鍵詞: FPGA , 領域 , 平臺 , 賽靈思 , 詳解
近日,FPGA主要廠商之一賽靈思公司推出領域目標設計平臺(參加賽靈思同時推出六大領域優化開發套件),旨在幫助開發人員在FPGA 設計時專注于產品創新與差異化,縮短產品開發周期。賽靈思全球營銷與業務發展產品營銷總監Brent Przybus和亞太區市場與應用總監張宇清專程來到北京,向媒體介紹賽靈思公司和FPGA的發展狀況,以及領域目標設計平臺如何簡化設計、縮短開發時間。

張宇清介紹說,FPGA可編程的應用領域非常廣泛。除了工業、通信和消費類傳統領域以外,還有一些新的領域。如綠色IT,很多太陽能控制等項目開始在使用FPGA;云計算是一個熱門話題,如果要提升計算能力,單單提升總頻已經不夠了,這恰恰為FPGA的發展提供了空間。


圖一:FPGA進入新的應用領域

賽靈思公司成立于1984年,迄今已有25年歷史,當前市場份額超過51%,與去年持平,張宇清稱這個數目比業界其他所有FPGA廠商的總合還要多。賽靈思的專利數已經從去年的1300多項增加到現在的超過2000項,超過2萬個客戶。工藝方面,目前賽靈思65納米線寬產品超過98%,45納米的Virtex-6是業界第一個45納米FPGA。張宇清稱,現在基本確定未來五年不大會有其他公司推出45納米的產品,所以Virtex-6是唯一一個45納米的低成本FPGA。

單就FPGA來說,賽靈思的市場份額高達53%,亞太地區(包括中國)占整體營收的35%,這個比重超過以往任何時期,與北美地區相同。從市場分布來看,通信占46%,工業和其他占31%。Virtex-6和Spartan-6是最新一代的器件,從下個月開始量產。Virtex-6是高端器件,Spartan-6是大批量的器件。

傳統上,FPGA一般都應用于比較小的市場。FPGA未來的任務就是占領主流市場。目前FPGA的主要應用領域如圖2所示,主要集中在通信、工業、數據處理、汽車和消費等終端市場。


圖2:FPGA的終端應用市場

張宇清介紹說,賽靈思是第一家針對設計人員推出FPGA軟件的公司。過去,所有的設計人員使用相同的軟件,無論是DSP工程師、軟件工程師還是系統工程師,他們使用的都是同一個軟件。賽靈思現在推出門針對邏輯設計人員而設置的軟件、針對嵌入式設計人員的軟件、針對DSP算法開發人員的軟件,他們不需要了解太多的FPGA的架構,但是依然能夠做FPGA設計。然后是系統集成工程師,他可能為了完成整個系統的集成必須了解每一個領域,無論是嵌入式還是DSP。最后是針對軟件開發人員,他們一般比較熟悉C語言而不是HDL語言,使用賽靈思新的軟件,他們也可以發揮他們的設計能力。

目標設計平臺是賽靈思于今年2月份提出的一個理念。目標設計平臺與通常的參考設計、開發板不同,它能夠讓設計人員更接近他的實際設計內容。有了這個平臺,設計人員僅需花30%的時間做FPGA設計,而把大部分時間用于差異化設計,讓客戶有更多的時間專注于產品創新,縮短設計時間。

FPGA領域在不斷擴張,最大的原因也是因為先進的工藝成本不斷提高,造成結果是,必須有非常大的市場支持才能使巨額投資得到有效回報。所以,目前除手機等幾個特大應用領域之外,其他領域越來越多地轉向FPGA。標準芯片是FPGA非常強大的競爭對手,但張宇清認為兩者的互補性多于競爭。

張宇清說,可編程邏輯可以幫助中國公司的創新。當中國的客戶使用定制芯片的時候,IP核掌握在國外公司手里;但如果使用FPGA的話,這些IP核是屬于中國公司的。作為創新平臺,FPGA非常有效、非常實在,因為它可以用最先進的工藝讓好的設計理念迅速得以實現,降低了國內中小客戶的風險,讓這些中小設計公司得以健康發展。

賽靈思6月份的時候推出目標設計平臺的基礎平臺。所謂基礎平臺是指這個平臺可以支持廣泛的應用。現在推出的是專用領域的目標設計平臺,分別針對DSP、嵌入式和連接這三個專用領域。這個平臺的優勢在于,它讓一些以前沒有用過FPGA的人可以接觸到FPGA。連接和嵌入式套件已經推出,DSP套件將于明年1月份推出。

這些專用套件盒子里包括FPGA、FMC或嵌入式設計和一個演示設計。盒子里還包括軟件套件,可以支持不同的開發流程,嵌入式或者高速連接的。跟以往賽靈思所推出的參考設計或6月份推出的基礎平臺不同,這次整個參考設計更接近最終產品本身,或者說客戶可以直接把這個參考設計量產。它是非常接近量產的一種參考設計。

這些套件包含完整的文檔、源代碼和IP核。兩個套件分為高端的Virtex-6(紅色的盒子)和Spartan-6(藍色的盒子)。針對不同應用(如無線電、工業控制、車載等)都可以使用嵌入式環境,其中Virtex-6是LX240T,Spartan-6是LX45T。下圖為嵌入式目標參考設計的框圖,綠色部分是硬核,咖啡色部分是它所帶IP軟核,每一個軟核都可以支持應用,但是也少不了一個處理器,它支持不同的操作系統,不論是硬件還是軟件的開發工程師,都可以開盒即用,拿到盒子就可以馬上做設計了。


圖3:嵌入式目標參考設計

Przybus先生介紹了一個實際案例。這是一家開發通信產品的印度客戶,他們要做一個報頭壓縮功能,他們過去用處理器來實現,后來發現數據量太大,系統已經不堪重負。于是他們來找賽靈思,希望通過FPGA來實現。

嵌入式設計目標設計平臺讓他們使用FPGA如同使用定制芯片一樣。下圖右邊是賽靈思提供的參考設計,左邊黃色部分是客戶自己的一個創新設計。他們可以不需要去做我們提供的處理器的部分,而專注他們設計的部分,這樣可以將他們整個設計周期縮短兩個月。如果用傳統的做法,他們必須要做處理器的初始化,然后才能開發軟件。在嵌入式目標設計平臺支持下,他們可以馬上進行軟件的設計。


圖4:采用嵌入式設計目標設計平臺加速產品開發

連接的套件跟嵌入式套件非常相似的。連接目標套件有一個設計模塊,當中有賽靈思提供的設計,也有賽靈思的伙伴西北邏輯公司提供的。西北邏輯提供DMA部分,這個重要的IP核與連接的IP核共同提供一個完整的PCIe協議。基于Virtex的一個千兆以太網的橋接當中就有該公司提供的IP核,客戶設計的時候可以借助這個目標設計平臺,不需要購買IP,直接采用參考設計就可以了(量產時需付費)。

Przybus做了一個演示。設想一個不具備FPGA知識的人,他用處理器做機頂盒的設計,今天剛剛買來這個盒子。他打開盒子之后看到里面有的簡單介紹,告訴他怎么連接這個板子。他把這個板子直接接到電視上(不通過計算機)。計算機跟板子之間有一條以太網線,模擬電腦是通過上網來連接的。在板子上有一個服務器,鍵入這個服務器的IP地址就可以訪問它了。這塊板子就像網絡的服務器。FPGA充當網絡服務器的功能,代替處理器。一般來說FPGA是要經過配置才能啟動,但這個人不懂FPGA,他只要打開就可以應用了。

賽靈思提供的開發軟件支持軟件工程師常用的C語言。在賽靈思提供的軟件里,不單看到傳統HDL語言,也可以看到C語言原代碼。如果軟件開發人員不懂得HDL語言,他可以直接修改C語言的部分,然后他可以直接在板子上,通過FPGA操作看到修改的結果。

傳統硬件工程師也可以方便地使用這個平臺。硬件工程師熟悉模塊。賽靈思的開發界面有很多模塊和線路圖。傳統的做法需要寫一個代碼,把它生成到FPGA里面,然后看結果對不對。現在不用這樣了。比如他要增加一個接口,他把想要的接口直接拉過來就可以了,兩秒之后加載完畢,然后定制接口,在板子上連接到什么地方,你打開一個圖,整個FPGA作為一個處理器,跟周圍接口一個界面實際看到的情況,都是非常完整的可以看到的,基本上這個設計已經做完了,沒有看到任何代碼編譯。
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youngfq 發表于 2011-2-23 20:15:57
額。。。
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