针对微控制器应用的FPGA实现

helendcany

针对微控制器应用的FPGA实现
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           当你打开任何智能电子设备(从老式的电视遥控器到全球定位系统)，会发现几乎所有的设备都至少采用了一个微控制器(mcu)，很多设备里还会有多个微控制器。MCU往往被用于专用的终端产品或设备中，它能够很好地完成特殊任务。另一方面，PC的大脑，即微处理器被设计用于实现许多通用的功能。微控制器可用于降低成本，加固工业和自动化应用，将其嵌入FPGA中时，还可以通过重新编程迅速改变功能。这种灵活性使得单个设备可应用于接口标准不同的多个市场。
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, F3 a0 l% c9 w5 S" W1 C         在选择微控制器时应考虑哪些因素？本文将主要探讨采用FPGA的嵌入式应用。不过，选择任何微控制器的标准本质上都是相同的。设计者需要考虑下列因素：终端产品的成本是多少？实现设计以及存储控制程序需要多少内存？对输入输出的要求？对寄存器的要求？如何与其它器件集成？
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# R' p  U4 c8 h' r1 r- y! s9 `. R          传统的MCU已作为一种非定制的特殊应用标准产品(ASSP)上市，每个供应商都提供了不同的功能以实现差异化并迎合市场的各种需求。将FPGA与MCU IP结合可提供比传统MCU更加灵活的硬件平台，并有助于实现前面列出的各项考虑因素。

( M9 j0 D3 K3 J! U. H# m          虽然FPGA比单片MCU昂贵，但其附加的功能(如嵌入式DSP、存储块以及灵活的I/O环)可以抵消多个器件的成本；FPGA提供了更加灵活的存储结构，一旦数据和指令需要改变，则用户可以调整硬件设计来与之匹配；现代系统中有各种各样的信号标准和接口协议，因此对输入输出的要求非常严格，具有可编程片上缓冲器的FPGA在这个领域具有独特优势。例如，Lattice MachXO器件可在各种电平下支持单端LVCMOS/LVTTL和差分LVDS/LVPECL。就寄存器和暂存存储器资源而言，面向FPGA的MCU IP核所提供的灵活性可改变配置以满足应用的需求；FPGA是解决器件集成问题的理想方案。可编程查找表(LUT)、寄存器和存储器提供了额外的集成功能，同时灵活的可编程I/O和专用接口(如双数据速率(DDR))使其与多个器件的握手更加容易。

         对于许多微控制器应用来说，FPGA是非常理想的器件，因为其成本相对低廉，包含大量的嵌入式存储块，具有足够的I/O以应对几乎所有控制器功能，拥有丰富的寄存器，并支持包括LVCMOS、SSTL及差分LVDS信号传输在内的许多I/O标准。
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