內嵌ARM核的EPXA10在圖像驅動(dòng)和處理方面的應用用

隨著(zhù)亞微米技術(shù)的發(fā)展，FPGA芯片密度不斷增加，并以強大的并行計算能力和方便靈活的動(dòng)態(tài)可重構性，被廣泛地應用于各個(gè)領(lǐng)域。但是在復雜復法的實(shí)現上，FPGA卻遠沒(méi)有32位RISC處理器靈活方便，所以在設計具有復雜算法和控制邏輯的系統時(shí)，往往需要RISC和FPGA結合使用。這樣，電路設計的難度也就相應大大增加。隨著(zhù)第四代EDA開(kāi)發(fā)工具的使用，特別是在IP核產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展下產(chǎn)生的SOPC技術(shù)的發(fā)展，使嵌入式RISC的通用及標準的FPGA器件呼之欲出。單片集成的RISC處理器和FPGA大大減小了硬件電路復雜性和體積，同時(shí)也降低了功耗、提高了系統可靠性。Altera公司的EPXA10芯片就是應用SOPC技術(shù)，集高密度邏輯（FPGA）、存儲器（SRAM）及嵌入式處理器（ARM）于單片可編程邏輯器件上，實(shí)現了速度與編程能力的完美結合。本文所介紹的圖像驅動(dòng)和處理系統正應用了EPX10的這些特點(diǎn)，充分發(fā)揮了FPGA邏輯控制實(shí)現簡(jiǎn)單、對大量數據做簡(jiǎn)單處理速度快的優(yōu)勢以及ARM軟件編程靈活的特點(diǎn)。

1 內嵌ARM核的FPGA芯片EPXA10及其主要特點(diǎn)

EPX10單片集成了ARM核、高密度的FPGA、存儲器及接和控制模塊，不僅簡(jiǎn)化了ARM與FPGA之間的通訊，也使片外擴展存儲器以及和外設通訊變得相對簡(jiǎn)單；同時(shí)通過(guò)在FPGA中嵌入各種IP核和用戶(hù)控制邏輯可以實(shí)現各種接口和控制任務(wù)。這樣的高度集成化不僅大大加快了ARM與片內各種資源的通訊速度，而且減小了硬件電路的復雜性、體積和功耗，真正實(shí)現了SOPC。

EPX10內部結構框圖如圖1所示，主要分為嵌入式處理器和FPGA兩部分。

1.1 嵌入式微處理器ARM922T

EPX10嵌入式處理器部分集成了業(yè)界領(lǐng)先的32位ARM處理器（ARM922T），工作頻率可達200MHz；支持32位ARMv4T指令集和16位Thumb擴展指令集；具有全性能的內存管理單元以及8K的指令緩存和8K數據緩存，以支持實(shí)時(shí)操作系統（RTOS）、C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言。

1.2 高密度的FPGA

EPXA10片內FPGA部分具有1000000門(mén)可編程邏輯、3MB的內置RAM和512個(gè)可供用戶(hù)使用的I/O管腳，可以通過(guò)嵌入各種IP核實(shí)現各種標準工業(yè)接口（如PCI、USB等）。