如何实现微控制器与FPGA的接口设计

helendcany

如何实现微控制器与FPGA的接口设计
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        将近一半的嵌入式设计用到FPGA，仅次于微控制器。FPGA可用于执行任何胶合逻辑、自定义IP 、计算密集型算法加速器。通过采取一些处理任务， FPGA可以帮助提高系统性能，从而使单片机从周期密集的任务中腾出部分时间。FPGA还提供优良的性能特点和更的灵活性，以适应不断变化的标准。

         基于FPGA的mcu设计有两种基本实现方式：一种是在FPGA逻辑结构中内置MCU软核；一种是使用基于离散FPGA的标准MCU产品。FPGA内置软核有效果，但与标准MCU相比，该方式实现一个微控制器是比较昂贵和耗电的。尤其是使用基于32位ARM的内核。结果，基于FPGA内置软核的FPGA MCU设计只占三分之一。其余的三分之二是基于离散FPGA的标准微控制器产品。

        标准微控制器产品和FPGA都没有有效的发展两者之间的通信，甚至使用不同的语言。因此，它们之间的接口将是一种挑战。FPGA的没有任何专门的逻辑电路来与微控制器通讯。首先，这种逻辑模块的设计必须从零开始。其次，微控制器和FPGA之间的通信是异步的。特别是需要使单片机与FPGA时钟域同步。最后，无论是接口，还是微控制器总线，都存在瓶颈问题。MCU和FPGA之间的信息传递通常需要在MCU总线上循环，且通常占用资源（PIO or EBI）影响传递速度。因此必须注意避免与外部SRAM或闪存和微控制器总线的瓶颈问题。
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3 q( F3 O& k7 k7 a4 V, Q         MCU的FPGA接口基本上有三种硬件选择：可编程的I / O（PIO）；外部总线接口（ EBI的），如果有的话；最后，MCU之间的一个专门的接口，先进的高速总线（ AHB ）和FPGA 。该方法的使用依赖于高端应用和市场期望。

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