內(nèi)嵌ARM核的EPXA10在圖像驅(qū)動和處理方面的應(yīng)用用
隨著亞微米技術(shù)的發(fā)展,FPGA芯片密度不斷增加,并以強(qiáng)大的并行計算能力和方便靈活的動態(tài)可重構(gòu)性,被廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域。但是在復(fù)雜復(fù)法的實現(xiàn)上,FPGA卻遠(yuǎn)沒有32位RISC處理器靈活方便,所以在設(shè)計具有復(fù)雜算法和控制邏輯的系統(tǒng)時,往往需要RISC和FPGA結(jié)合使用。這樣,電路設(shè)計的難度也就相應(yīng)大大增加。隨著第四代EDA開發(fā)工具的使用,特別是在IP核產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展下產(chǎn)生的SOPC技術(shù)的發(fā)展,使嵌入式RISC的通用及標(biāo)準(zhǔn)的FPGA器件呼之欲出。單片集成的RISC處理器和FPGA大大減小了硬件電路復(fù)雜性和體積,同時也降低了功耗、提高了系統(tǒng)可靠性。Altera公司的EPXA10芯片就是應(yīng)用SOPC技術(shù),集高密度邏輯(FPGA)、存儲器(SRAM)及嵌入式處理器(ARM)于單片可編程邏輯器件上,實現(xiàn)了速度與編程能力的完美結(jié)合。本文所介紹的圖像驅(qū)動和處理系統(tǒng)正應(yīng)用了EPX10的這些特點(diǎn),充分發(fā)揮了FPGA邏輯控制實現(xiàn)簡單、對大量數(shù)據(jù)做簡單處理速度快的優(yōu)勢以及ARM軟件編程靈活的特點(diǎn)。
1 內(nèi)嵌ARM核的FPGA芯片EPXA10及其主要特點(diǎn)
EPX10單片集成了ARM核、高密度的FPGA、存儲器及接和控制模塊,不僅簡化了ARM與FPGA之間的通訊,也使片外擴(kuò)展存儲器以及和外設(shè)通訊變得相對簡單;同時通過在FPGA中嵌入各種IP核和用戶控制邏輯可以實現(xiàn)各種接口和控制任務(wù)。這樣的高度集成化不僅大大加快了ARM與片內(nèi)各種資源的通訊速度,而且減小了硬件電路的復(fù)雜性、體積和功耗,真正實現(xiàn)了SOPC。
EPX10內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示,主要分為嵌入式處理器和FPGA兩部分。
1.1 嵌入式微處理器ARM922T
EPX10嵌入式處理器部分集成了業(yè)界領(lǐng)先的32位ARM處理器(ARM922T),工作頻率可達(dá)200MHz;支持32位ARMv4T指令集和16位Thumb擴(kuò)展指令集;具有全性能的內(nèi)存管理單元以及8K的指令緩存和8K數(shù)據(jù)緩存,以支持實時操作系統(tǒng)(RTOS)、C語言和匯編語言。
1.2 高密度的FPGA
EPXA10片內(nèi)FPGA部分具有1000000門可編程邏輯、3MB的內(nèi)置RAM和512個可供用戶使用的I/O管腳,可以通過嵌入各種IP核實現(xiàn)各種標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)接口(如PCI、USB等)。
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