FPGA平臺架構用于復雜嵌入式系統

設計嵌入系統的主要挑戰來(lái)自于需要同時(shí)優(yōu)化眾多設計因素。這些需要優(yōu)化的設計因素包括單位成本、NRE（不可回收工程）成本、功率、尺寸、性能、靈活性、原型制造時(shí)間、產(chǎn)品上市時(shí)間、產(chǎn)品在市場(chǎng)生存時(shí)間、可維護性、可重配置能力、工程資源、開(kāi)發(fā)和設計周期、工具、硬件/軟件劃分，以及其他許多因素。

Virtex-II ProTM平臺FPGA產(chǎn)品基于高性能的Virtex-IITM結構，為嵌入式系統設計提供了一個(gè)極靈活的解決方案。利用Virtex-II ProTM器件，嵌入式系統設計人員可以在單片器件內集成范圍廣泛的硬和軟IP核心，其中的硬件和固件具有可升級能力，從而可延長(cháng)產(chǎn)品的在市場(chǎng)生存時(shí)間。 Virtex-II 結構的可編程能力降低了系統開(kāi)發(fā)時(shí)間并使單個(gè)平臺FPGA解決方案可適用于多種應用。Virtex-II ProTM FPGA使系統設計人員可在整個(gè)開(kāi)發(fā)周期中對系統進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)還為硬件和軟件設計任務(wù)折衷提供了無(wú)與倫比的協(xié)同設計靈活性。硬件/軟件系統劃分允許設計人員可以控制以效率最高的方式實(shí)現所需要的功能。

Virtex-II ProTM平臺FPGA產(chǎn)品提供了一個(gè)可以滿(mǎn)足多種應用的處理、DSP和連接功能要求的平臺，這些應用包括光學(xué)網(wǎng)絡(luò )系統、千兆位路由器、無(wú)線(xiàn)蜂巢式基站、調制解調器陣列、專(zhuān)業(yè)視頻廣播系統、測試和測量設備、生物醫療系統、工業(yè)控制器，以及其他許多應用。下面我們重點(diǎn)列出了Virtex-II ProTM平臺FPGA的主要特性和功能。

Rocket I/OTM 收發(fā)器

Virtex-II ProTM 器件提供了高達16個(gè)千兆位并串和串并收發(fā)器，可以支持不同的高速串行標準，如Gigabit Ethernet、 Fiber Channel、 Infiniband、 Serial ATA、 RapidIO、 3GIO、 Aurora、和XAUI。其通道綁定功能可以結合多個(gè)通道提供高于3.125Gb/s的數據傳輸速率。Rocket I/OTM收發(fā)器支持物理媒體附加子層（串行化器、并串轉換器、時(shí)鐘和數據恢復、發(fā)送/接收緩沖器）和物理編碼子層（8B/10B編碼器/解碼器和彈性緩沖器）。

PowerPCTM 405 處理器

Virtex-II ProTM 器件可提供多達4個(gè)高性能、低功耗、高速I(mǎi)BM PowerPCTM 405微處理器核心。在器件中集成PowerPC核心是利用IP-Immersion架構完成的。IP-Immersion架構允許硬核心擴散分布到平臺 FPGA結構中的任意位置，同時(shí)還可保持與周?chē)壿嬯嚵虚g的無(wú)與倫比的連接能力。利用處理器局部總線(xiàn)（PLB）和采用CoreConnect互連總線(xiàn)片上總線(xiàn)架構的外設總線(xiàn)，處理器可以控制和管理多種外設資源。運行在300+MHz時(shí)鐘下，能夠提供420+ Dhrystone MIPS性能的PowerPCTM 405微處理器核心提供了眾多下一代嵌入式系統所需要的處理能力。

18位×18位乘法器

Virtex-II ProTM 器件提供多達216個(gè)嵌入式18位×18位二進(jìn)制補碼乘法器。這些嵌入式乘法器為實(shí)現18位× 18位帶符號乘法提供了一個(gè)快速高效的方法。一個(gè)乘法器模塊與一個(gè)SelectRAM存儲器塊相關(guān)聯(lián)。乘法器模塊針對利用塊SelectRAM一個(gè)端口的數據進(jìn)行了優(yōu)化。利用這些乘法器，讀取/相乘/累加操作和DSP濾波器結構變得異?？焖俸透咝?。SelectRAM存儲器和乘法器資源都連接到四個(gè)交換矩陣以實(shí)現與通用布線(xiàn)資源的連接。

全局時(shí)鐘

高頻率設計需要低畸變的高級時(shí)鐘分配。在多數大密度設計中通常需要大量全局時(shí)鐘。所有的Virtex-II ProTM器件都包含16個(gè)全局時(shí)鐘緩沖器，支持16個(gè)全局時(shí)鐘區域。這些時(shí)鐘域支持進(jìn)行更高水平的邏輯集成，并免除了進(jìn)行復雜的時(shí)鐘樹(shù)分析的需要。16 個(gè)時(shí)鐘緩沖器還是“無(wú)毛刺”同步2:1復用器。這些復用器可以在任意時(shí)間在兩個(gè)異步（或同步）時(shí)鐘間進(jìn)行切換。

數字時(shí)鐘管理器（DCM）

Virtex-II ProTM器件提供多達8個(gè)數字時(shí)鐘管理器（DCM）。每一個(gè)DCM都支持零延遲時(shí)鐘緩沖、精確相位移動(dòng)和頻率合成控制。

DCM還支持對其輸出時(shí)鐘進(jìn)行90°、180°和270°的相移。異常靈活的頻率合成可提供輸入時(shí)鐘頻率分數倍數或整數倍數的時(shí)鐘輸出頻率。