FPGA應用及ARM-FPGA架構舉例



 

FPGA的應用非常廣泛,通信領域,視頻圖像處理領域,汽車電子領域,消費電子領域,工業領域,數據處理領域等,都能看到FPGA的身影。

在設計中,FPGA通常和其他處理IC架構,完成整個設計。FPGA-ARM架構是經常用的一種架構。

通常ARM用作核心處理芯片,相當於人的大腦,而FPGA作為底層實踐、實現者,完成大部分電路驅動和數據采集處理,做一個不恰當的比喻,FPGA相當於人的四肢。在設計中,通常要衡量到底哪些事情需要ARM完成,哪些事情需要FPGA完成,完成的質量如何,效率如何。

舉個例子,在圖像處理中,通常要把彩色圖像轉換成灰度圖像處理。那么,到底該使用ARM將彩色圖像轉換成灰度圖像然后將數據傳給FPGA,還是直接用FPGA進行彩色到灰度的轉換。

在使用ARM的時候,都會外帶高速內存(SDRAM),100M的速度。處理一般的圖像,完全可以勝任,這樣FPGA就不需要外掛內存芯片的。但ARM的結構決定的ARM執行過程是串行的,多線程的,在線程很多的情況下,很難保證及時將數據傳輸給FPGA,這樣FPGA經常處於空閑,大大浪費FPGA的優勢。

所以在設計過程中,通常在FPGA上外掛DDRII SDRAM,雖然會浪費IO口,以及一些FPGA內部資源,但在處理圖像過程中,直接將處理過程放到FPGA上,以其並行的結構以及高速的處理能力,大大提高整體設計的數據處理能力。而ARM也將一大部分事務交給FPGA處理,減輕ARM負擔,提高ARM本身的處理能力。

這只是FPGA一個小小的應用而已,能將設計的效率提高一大截,同時速度也提高一大截。在設計中根據FPGA本身特點,合理的使用FPGA,可以使設計更加穩定、可靠、高效。

以點到面,在其他領域的應用中,也可以借鑒這種思路。


 

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  作者:杭州卿萃科技ALIFPGA

 

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