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ACTEL FPGA在便携式体系中的使用剖析

在上世纪最后的十年里,重复可编程逻辑器件大放异彩,在通信行也得到了广泛的应用,这一时期FPGA 竞争基本上集中在容量,性能, IO 标准方面。而在便携应用方面因为FPGA 的高昂的价格,惊人的功耗基本

在上世纪最终的十年里,重复可编程逻辑器材大放异彩,在通讯行也得到了广泛的使用,这一时期FPGA 竞赛基本上会集在容量,功用, IO 规范方面。而在便携使用方面因为FPGA 的昂扬的价格,惊人的功耗基本上很少使用。

但是今天,跟着全球环境恶化, 动力紧缺,各种个人电子消费产品便携式设备如MP3播映器, GPS导航仪,个人移动电话 ,游戏机价格强烈下降,很多进入普通人家庭,能耗问题已变得日益重要,更因为产品渠道化,竞赛日趋白热化;产品生命周期的缩短,天文数字般的ASIC 掩模费用,工艺改进使得FPGA的功耗降到了可与传统ASIC 适当的水平,都使可编程器材在消费电子产品中或许找到自己的方位,最近非易失可编程器材的商场领导公司爱特公司 (ACTEL) 推出了它的低功耗,低价格,小封装的FPGA 产品 Nano IGLOO 和Nano ProASIC3 ,最低功耗为2uW,与竞赛对手FPGA比较,功耗仅为其十五分之一。与此一起,封装尺度缩减至3mmx3mm,价格低于1美元,然后打破FPGA在消费电子范畴的最终一个妨碍。

那么可编程器材又是怎么适应在消费电子中使用呢?

一般都是电池供电的,电池寿数一直以来都是便携式电子设备最重要的规划目标之一,在曩昔的四十年间,半导体集成电路的开展基本上遵从摩尔定律,每十八个月电路容量进步一倍。对应工艺的改进,每个电路单元的功耗也相应削减一半。但因为电子设备功用的添加超过了功耗下降的速度,整体的来说,消费电子的功耗变的越来越大,直到现在咱们也看不出有什么要素能改动这一趋势,但另一方面,电池技能的开展却相对缓慢,电池的供电才能并没有什么日新月异,十年前的手机的电池容量干流是700 mAhrs,今天大部分最新的手机电池是1250 mWhrs,但手机与曩昔比较,有 MP3、MPEG4 播映功用,有全球定位体系,具有蓝牙,有WI-FI,能上网,能收发电子邮件,能看电子书,能阅读相片,能玩游戏,具有300万像素的摄像头。在可预知的未来,还有更多的功用将被集成进来,因而咱们只能从器材来改进,以在满意不断添加功用的条件下又能到达不低于曩昔的使用时刻。

Actel Nano系列可编程器材,自身对错易失性器材,不需求惯例的FPGA的上电装备(图1),这削减了每次开关机时电路上电带来的功率丢失。

图1

Actel Nano FPGA可作业在1.2V 或1.5V的内核,1.2V 或1.5V 的输入输出端口可进一步下降功耗,在其共同的Flash*Freeze 形式下,功耗仅为2uW,一起能保存电路的内部和端口电平状况不变,而进入和退出该形式仅需求1 us在该形式下,你无需图2中的MOSFET 器材来封闭FPGA的内核电压,但能够获得与关掉内核简直相同的节电作用。

图2

关于大批量出产的消费电子设备,PCB面积巨细,组件清单的削减,器材单个价格直接影响着产品的竞赛力,关系着产品的胜败, Actel FPGA器材不需求装备ROM, 不需求上电进程,在削减了组件清单的一起,也削减了PCB 面积,而其自身仅占用3mmx3mm;一起,它的低功耗又下降了对电源模块以及体系散热的要求。

消费电子产品寿数的缩短,也给了FPGA用武之地,惯例的手机芯片投进时刻需求18个月左右,一起也需求数千万美元的掩模费用,而最近的计算标明,大部分中低端手机的寿数已缩短为6个月左右,一但用户需求添加新的使用,若原有的芯片集又没有满足的端口或资源来使用,客户只能坐看时机损失,但是经过 Nano FPGA,客户就或许在原有芯片集规划的基础上,在两个月内很快的推出具有新的功用的产品。

FPGA 能够很简单的完成手机或其它便携式体系以下功用,如键盘扫描, LCD操控,GPIO 扩展, 电平转化, LED 操控,手机马达操控,存储端口扩展,总线改换,逻辑胶合等,而一切这一切都能够不到一个美元来完成。

比方键盘扫描与惯例的CPU 操控完成比较,不光很简单添加新的键盘按键,FPGA完成也大大减轻了CPU的担负,并且功耗更优化。 (修改:chiying)

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