為FPGA軟處理器選擇操作系統

　　一個(gè)簡(jiǎn)單的便攜式媒體播放器示范了操作系統如何控制硬件，以及如何使用一個(gè)FPGA提供一系列改善硬件/軟件的權衡選擇。圖2從硬件的角度展示了播放器的功能。所需硬件的數量在很大程度上取決于所期望的系統響應。有了RTOS，許多硬件模塊可以比在Linux應用中簡(jiǎn)單得多?？偠灾?，FPGA的可編程邏輯為任何操作系統提供硬件權衡選擇。

　　圖2 從硬件角度觀(guān)察便攜式媒體播放器

　　設計者在系統中用什么附加硬件，和如何用附加硬件有更多的靈活性，這可以從軟件的角度來(lái)觀(guān)察，如圖3所示。

　　一個(gè)鍵盤(pán)掃描器或許可以作為RTOS任務(wù)來(lái)執行，也作為硬件通過(guò)Linux任務(wù)來(lái)訪(fǎng)問(wèn)。事實(shí)上，用硬件實(shí)現的鍵盤(pán)掃描器在系統中是隱藏的，因為它被包裝在一個(gè)任務(wù)中。其優(yōu)點(diǎn)是大大減少了對操作系統的中斷。輕松地權衡添加硬件或者使用軟件為系統設計師帶來(lái)了一種新的靈活性。

　　圖3 從軟件角度觀(guān)察相同的便攜式媒體播放器

　　與FPGA相關(guān)的操作系統選擇

　　基于FPGA的應用引入了一個(gè)將時(shí)間緊迫任務(wù)用硬件實(shí)現的重要方法，使選擇操作系統在時(shí)間約束方面得到緩解，參見(jiàn)圖4。這張圖顯示了本文中討論過(guò)的各種選擇的響應范圍。因為它是可編程邏輯，FPGA為設計者提供了精細的增量控制執行。因為它是硬件，它對實(shí)時(shí)事件的響應極快。如圖所示，該響應可用于擴大服務(wù)范圍，甚至更大的操作系統。

　　圖4 響應范圍

　　結論

　　用可編程邏輯的SoC平臺的設計，如FPGA芯片里的LatticeMico32，給系統設計師提供了難得的機會(huì )，因為他們可以選擇自己喜歡的硬件支持和輕載功能。這使得系統設計師通過(guò)轉移軟件到FPGA中執行數據路徑，來(lái)滿(mǎn)足時(shí)間上的限制。這一做法改變了對操作系統的標準選擇判據，使得在實(shí)時(shí)操作系統和通用操作系統解決方案之間有更靈活的選擇。雖然商業(yè)實(shí)時(shí)操作系統在確定中斷響應方面仍然有其優(yōu)勢，但通過(guò)使用FPGA中實(shí)現的減負引擎后，通用操作系統的解決方案(如Linux )可能成為適合于較大的應用領(lǐng)域。“軟實(shí)時(shí)”的解決方案，如RT Linux或Xenomai，這時(shí)就顯得不那么理想了，因為使用減負引擎可以提供更好的響應而沒(méi)有額外的工程費用。