嵌入式市場的重要轉(zhuǎn)移趨勢

    嵌入式市場一直是8位微控制器占據(jù)的主戰(zhàn)場，雖然過去也有采用32位處理器的嵌入式應(yīng)用，但只限于少數(shù)追求性能的領(lǐng)域。隨著無線、視頻、游戲和高速通信應(yīng)用市場的增長，情況正在出現(xiàn)變化。許多嵌入式應(yīng)用對處理器性能的要求開始大幅提高，這種變化使現(xiàn)有的32位微控制器需求量增加，也使系統(tǒng)級集成（SLI）應(yīng)用中32位處理器的用量大增。

    消費電子、汽車、工業(yè)及軍事航空市場的共同需要，正推動著對32位處理器的需求不斷增加。這主要源于有關(guān)的設(shè)計越來越精密和復(fù)雜，圖1所示為嵌人式設(shè)計納人處理器數(shù)目的變化和預(yù)測。 

    

    與此同時，隨著由于掩膜和半導(dǎo)體設(shè)備成本的增加而使設(shè)計從特定用途集成電路（ASIC）轉(zhuǎn)向現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA），SLI的實現(xiàn)也開始出現(xiàn)轉(zhuǎn)變。由于ASIC開發(fā)成本增加，要取得收支平衡所需的產(chǎn)量也不斷上升，因而使得越來越多的設(shè)計轉(zhuǎn)向可編程器件。這就使那些過去一直由ASIC解決方案主導(dǎo)的市場（如通信、消費電子和汽車電子等）開始向FPGA轉(zhuǎn)變，圖2所示為2002年與2008年FPGA市場分布情況的對比。 

    

    同樣是這些造成ASIC成本增加的市場和工藝格局變化，卻使得FPGA的單位系統(tǒng)門成本降低，從而大幅度地提高FPGA器件的集成度。這樣，F(xiàn)PGA器件門密度變得越來越大，足以支持那些幾年前只能采用ASIC器件才能實現(xiàn)的復(fù)雜系統(tǒng)級應(yīng)用。由于FPGA具有產(chǎn)品能夠快速上市的特性，這種設(shè)計轉(zhuǎn)變勢必將持續(xù)下去，為可編程邏輯廠家?guī)砭薮蟮纳虣C。

    廠商應(yīng)變策略

    在嵌人式32位處理器領(lǐng)域，市場份額最大、品牌聲望最高的是ARM構(gòu)架，ARM構(gòu)架的市場份額已達到80%。因此，有大量支持ARM構(gòu)架的硬件和軟件開發(fā)工具可以選擇，同時業(yè)內(nèi)也有豐富的ARM7知識和經(jīng)驗可以借鑒，設(shè)計人員將可從中受益，能在其系統(tǒng)級設(shè)計中享用大量的現(xiàn)成代碼和工具，從而降低設(shè)計風險和縮短開發(fā)周期。

    目前，市場上銷售以ARM7為基礎(chǔ)的微控制器供應(yīng)商已經(jīng)超過10家。盡管爭取與微控制器廠家所提供相同處理器的市場好像欠缺說服力，但如果時機恰當，所選的處理器最終能夠主導(dǎo)市場，這將會是一個，很好的策略。如果微控制器能滿足應(yīng)用的所有設(shè)計需求，微控制器是嵌人式設(shè)計的理想方案。但現(xiàn)實往往并非如此，設(shè)計人員必須給該微控制器配備外部部件（通常是FPGA）才能實現(xiàn)所需的功能。如Actel公司在其ProASIC3 FPGA中加人軟ARM7核，便可助設(shè)計人員靈活實現(xiàn)其設(shè)計要求，并將所有功能集成在一個元器件中。ARM7提供的商機在于：它已做好主導(dǎo)32位嵌人式市場的準備（這也是如此多微控制器廠家開發(fā)以ARM7為基礎(chǔ)控制器的原因），而且市場規(guī)模仍小，但增長速度快，因此，目前還沒有廠家獨占市場。這就給許多FPGA廠商及其客戶利用ARM7搶占這個市場的機會，通過發(fā)揮ARM7的優(yōu)勢而立足于市場，并隨32位嵌人式市場一同成長。

    ARM7系列處理器與以Flash為基礎(chǔ)的ProASIC3 FPGA系列產(chǎn)品組成了強勁的組合。兩者均針對消費性電子和工業(yè)市場，而且ARM7在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用受到越來越多的關(guān)注。ProASIC3器件為ARM提供了獨一無二的載體，能促進ARM7處理器的發(fā)展以便進人這些市場。ProASIC3器件不單成本低及可編程，而且還是單芯片及高度安全的解決方案，因此成為ARM供應(yīng)和保護其處理器IP的理想載體。這個組合也為設(shè)計人員帶來優(yōu)勢，因為ProASIC3器件中的ARM7核可為嵌人式SLI設(shè)計提供可編程的解決方案，并且符合業(yè)界標準。

    為了讓嵌入式設(shè)計人員通過可編程邏輯更好地利用ARM7，Actel和ARM正密切合作，將處理器的尺寸減至最小并不斷提升速度，同時優(yōu)化特為ARM開發(fā)的M7ProASIC3 FPGA的應(yīng)用。為了在M7器件中輕易實現(xiàn)ARM7，Actel已經(jīng)創(chuàng)建了一整套開發(fā)工具，包括Libero集成設(shè)計環(huán)境和名為CoreConsole的新的前端工具，這是一個IP核開發(fā)平臺，可讓用戶快速實現(xiàn)處理器子系統(tǒng)及構(gòu)建其系統(tǒng)級設(shè)計。公司還匯編了一個龐大的生態(tài)開發(fā)環(huán)境，包含針對ARM7而設(shè)計的軟件和工具，能夠降低設(shè)計風險和縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。將以Flash為基礎(chǔ)ProASIC3器件的靈活性與ARM7處理器結(jié)合，Actel已開發(fā)出很好的解決方案來擴展ARM7的可用性能，從高產(chǎn)量應(yīng)用涵蓋至低產(chǎn)量應(yīng)用及原型開發(fā)，真正實現(xiàn)ARM7大量應(yīng)用的時代。

    嵌入式應(yīng)用向FPGA傾斜

    隨著性能要求越來越高，嵌人式應(yīng)用中的控制元器件正由8位向32位轉(zhuǎn)變。與此同時，嵌人式應(yīng)用也因為成本和開發(fā)周期壓力開始從ASIC轉(zhuǎn)向FPGA，這種變化已經(jīng)導(dǎo)致設(shè)計人員在嵌人式應(yīng)用的實現(xiàn)過程中出現(xiàn)明顯的技術(shù)分化。

市場上還有很多其他軟件IP處理器解決方案能夠在FPGA中實現(xiàn)，但都是基于專有的架構(gòu)，而且有關(guān)的開發(fā)工具、技術(shù)支持和設(shè)計人員經(jīng)驗均有限。ARM7則與這些專有的架構(gòu)相反，它采用業(yè)界標準的架構(gòu)，并具備一套由開發(fā)工具、技術(shù)支持和嵌人式設(shè)計人員知識所組成的完整開發(fā)生態(tài)環(huán)境。 


 
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