嵌入式系統(tǒng)與FPGA的最新動向

　　MCU及DSP

　　TI半導(dǎo)體事業(yè)部MCU業(yè)務(wù)組現(xiàn)在不僅負(fù)責(zé)其經(jīng)典的16位MCU——MSP430，還有兩年前收購Luminary的基于ARM Cortex-M3的32位處理器，更把其低端DSP——C2000 DSP系列也劃撥進(jìn)來[4]。那么當(dāng)向客戶推薦方案時，如何協(xié)調(diào)其產(chǎn)品線關(guān)系?TI MCU業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理吳健鴻稱，“向客戶介紹產(chǎn)品時，我們一定會推薦最合適的產(chǎn)品。”在Cortex-M3等MCU和C2000里面有一些軟件庫會共享。這樣，如果客戶的一些產(chǎn)品用的是C2000，另一些產(chǎn)品可能用到Cortex-M3 MCU，是可以同時采用TI的軟件庫的。筆者推測，由于TI有強大的DSP功能，因此TI并沒有采用具有DSP功能的ARM Cortex-M4的授權(quán)，而著力發(fā)展ARM Cortex-M3，進(jìn)軍傳統(tǒng)32位處理市場;而MSP430系列主攻傳統(tǒng)的8位8051市場。

　　NXP、Freescale等采用了ARM Cortex-M4的授權(quán)。其中NXP也采用了ARM Cortex-M3的授權(quán)。如何區(qū)分M3和M4?NXP的Geoff以去年底推出的LPC4000系列為例，指出Cortex-M4的特點是DSP處理能力非常強大，因為M4有很多免費DSP庫的資源供用戶使用。

　　另外，Geo還介紹了M4與ARM9核相比的優(yōu)勢：該公司在與電視和機頂盒客戶的探討中，發(fā)現(xiàn)對于高性能核而言，它們主要是通過硬件來實現(xiàn)，這就出現(xiàn)了功耗問題，如果MCU一直是高速運行沒問題;但在低速時，ARM9的低功耗效果不如M4強。所以在一些高性能應(yīng)用上，可以把M3、M4用到片上實現(xiàn)高性能MCU方面功能。

　　飛思卡爾去年6月宣布與ARM合作，推出了基于ARM Cortex-M4的Kinetis系列。盡管飛思卡爾擁有自己獨特而豐富的架構(gòu)，如S08、ColdFire/ColdFire+、Power架構(gòu)等，但飛思卡爾認(rèn)為ARM MCU的最大特

　　Altera高端FPGA產(chǎn)品部產(chǎn)品市場高級總監(jiān)David Greenfield點是上手快，希望Kinetis延伸到那些喜歡用ARM架構(gòu)的客戶上[5]。M4不僅與M3兼容，還具有DSP的功能，為將來DSP應(yīng)用打下了伏筆。

　　MCU與FPGA

　　STM(意法半導(dǎo)體) [7]和NXP等MCU公司近期提到其部分基于M3/M4架構(gòu)的MCU可以替代FPGA功能;而FPGA企業(yè)如Altera、Xilinx和Microsemi(2010年10月Microsemi收購了FPGA公司Actel)也力圖延伸入嵌入式領(lǐng)域。那么，二者的相互關(guān)系是什么?NXP的Geoff說，事實上MCU的目標(biāo)并不是完全替代FPGA，例如當(dāng)3000門以下比較簡單的應(yīng)用時，MCU可以實現(xiàn)類似于FPGA功能的應(yīng)用。

　　而FPGA公司也承認(rèn)，邏輯門數(shù)要求更高的嵌入式應(yīng)用是FPGA定位的主戰(zhàn)場。

　　DSP與FPGA

　　筆者最近追蹤2010年“全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽信息安全技術(shù)專題邀請賽”時，發(fā)現(xiàn)一個有趣的現(xiàn)象，在由TI和Xilinx等贊助的這項大賽中，一等獎中既有采用TI DSP、也有采用Xilinx FPGA實現(xiàn)手背靜脈身份認(rèn)證的作品;整個獲獎作品中，網(wǎng)絡(luò)通信方案中都有兩家公司的身影。

　　實際上，近幾年，F(xiàn)PGA也把部分重點定位在DSP的傳統(tǒng)領(lǐng)地，并且28nm等先進(jìn)制程呼之欲出，DSP的主流制程還是40nm左右。FPGA廠商聲稱，隨著FPGA的成本和功耗的持續(xù)降低，F(xiàn)PGA會在DSP固有的應(yīng)用領(lǐng)域愈發(fā)顯出優(yōu)勢。

　　但TI等DSP公司也在強化其DSP的優(yōu)勢。不久前，TI多核 DSP業(yè)務(wù)部全球業(yè)務(wù)經(jīng)理Ramesh Kumar向我們介紹了去年底推出的基于KeyStone多內(nèi)核構(gòu)架的C667x。稱通過增加多內(nèi)核導(dǎo)航器以及協(xié)處理器，可最大限度提高片上數(shù)據(jù)流的吞吐量。現(xiàn)在每個單核可以達(dá)到40個GMACs的層加能力，每個內(nèi)核也可以達(dá)到20GLOP運算能力。