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高大上FPGA能否在物联网市场闯出一片天?

2015-05-12 09:54
天堂的苦涩
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  物联网市场前景广阔,FPGA也来抢食。近年来,Lattice公司针对物联网应用先后推出了iCE40、iCE40 ULTRA等好几款FPGA芯片。日前,Altera公司推出了第十代FPGA中的低端产品MAX 10 FPGA,物联网市场也是其主打市场之一。Xilinx公司未来是否也会进入到这一市场中来?

  MAX 10这款产品号称是业界第一款多功能、低成本、单芯片的FPGA产品。那么,与以往的FPGA和CPLD相比,它有哪些不同特性,又适合哪些潜在应用?同时,其合作伙伴骏龙科技有限公司也推出了基于MAX 10 FPGA的Mpression Odyssey IoT评估套件和电机驱动方案。其设计意图是什么,又是否能够帮助Altera低端FPGA进入到物联网市场?

  MAX 10 FPGA集成了哪些新特性?

  Altera公司亚太区产品市场经理吕喆首先告诉记者说,MAX 10的特性包括:非易失(集成了2个Flash)、瞬时加载特性;双镜像配置的Flash;内部集成模数转换模块(ADC);支持Nios II软核嵌入式处理器;片上集成了嵌入式RAM和DSP模块(传统的CPLD上没有该特性);DDR3外部存储器接口;集成了高级安全特性;采用单电源供电模式(传统FPGA采用两路隔离电源供电),简化了电路板电源设计。

  图1:Altera公司亚太区产品市场经理吕喆。

  这些特性意味着什么?“传统FPGA系统组成器件包括外部Flash、处理器、ADC和时钟等。Max 10将这些器件全部集成,仅用两颗芯片即可完成系统设计(另一颗是Altera Enpirion高集成度、单芯片电源解决方案)。这给客户带来的好处是:板上面积显着缩小、BOM成本显着降低、系统设计难度大幅降低、需管理的供应商数目变少、生命周期也变长。”吕喆指出。

  图2:相比传统FPGA系统,MAX 10 FPGA系统仅需两个器件。

  从MAX 10芯片内部结构可以看出,它与传统的FPGA非常相似——内部包含了逻辑资源、嵌入式DSP和RAM模块、Flash(分为3个:1个可用于存放用户数据的用户Flash和2个支持双镜像配置和远程加载模式的Flash)、ADC、内部电源模块(支持不同供电模式),外围包括8个I/O Bank,支持软核Nios II和软核DDR3控制器。芯片最小只有3mm×3mm。整个上电时间在3ms以内。

  图3:MAX 10内部结构。

  “市场研究机构Gartner前几年曾有研究报告指出,Nios II是市场上认可度最高的软核处理器。Altera也曾总结过,市场上有1/3的FPGA都在用Nios II软核处理器。”吕喆说,“Nios II可以给客户带来几个方面的好处:Nios II与高集成度单芯片MAX 10相结合,可以当作高集成度的MCU来使用;Nios II可定制,可以根据需求增减外设功能,占用的LE资源也是根据客户需求在变化的;支持实时应用;支持工业和汽车温度等级和规范,可以带来更长的生命周期。”

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