您现在的位置: 范文先生网 >> 理工论文 >> 电子通信论文 >> 正文

内嵌ARM核的FPGA芯片EPXA10及其在图像驱动和处理方面的应用

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

摘要:介绍了内嵌ARM核的FPGA芯片EPXA10的主功能特点、内部结构及工作方式,通过其在图像驱动和处理方面的应用,体现了EPX10逻辑控制实现简单、对大量数据做简单处理速度快以及软件编程灵活的特点。

    关键词:ARM FPGA EPXA10 图像驱动 图像处理

随着亚微米技术的发展,FPGA芯片密度不断增加,并以强大的并行计算能力和方便灵活的动态可重构性,被广泛地应用于各个领域。但是在复杂复法的实现上,FPGA却远没有32位RISC处理器灵活方便,所以在设计具有复杂算法和控制逻辑的系统时,往往需要RISC和FPGA结合使用。这样,电路设计的难度也就相应大大增加。随着第四代EDA开发工具的使用,特别是在IP核产业的迅猛发展下产生的SOPC技术的发展,使嵌入式RISC的通用及标准的FPGA器件呼之欲出。单片集成的RISC处理器和FPGA大大减小了硬件电路复杂性和体积,同时也降低了功耗、提高了系统可靠性。Altera公司的EPXA10芯片就是应用SOPC技术,集高密度逻辑(FPGA)、存储器(SRAM)及嵌入式处理器(ARM)于单片可编程逻辑器件上,实现了速度与编程能力的完美结合。本文所介绍的图像驱动和处理系统正应用了EPX10的这些特点,充分发挥了FPGA逻辑控制实现简单、对大量数据做简单处理速度快的优势以及ARM软件编程灵活的特点。
(范文先生网www.fwsir.com收集整理)
1 内嵌ARM核的FPGA芯片EPXA10及其主要特点

EPX10单片集成了ARM核、高密度的FPGA、存储器及接和控制模块,不仅简化了ARM与FPGA之间的通讯,也使片外扩展存储器以及和外设通讯变得相对简单;同时通过在FPGA中嵌入各种IP核和用户控制逻辑可以实现各种接口和控制任务。这样的高度集成化不仅大大加快了ARM与片内各种资源的通讯速度,而且减小了硬件电路的复杂性、体积和功耗,真正实现了SOPC。

EPX10内部结构框图如图1所示,主要分为嵌入式处理器和FPGA两部分。

1.1 嵌入式微处理器ARM922T

EPX10嵌入式处理器部分集成了业界领先的32位ARM处理器(ARM922T),工作频率可达200MHz;支持32位ARMv4T指令集和16位Thumb扩展指令集;具有全性能的内存管理单元以及8K的指令缓存和8K数据缓存,以支持实时操作系统(RTOS)、C语言和汇编语言。
内嵌ARM核的FPGA芯片EPXA10及其在图像驱动和处理方面的应用
    1.2 高密度的FPGA

EPXA10片内FPGA部分具有1000000门可编程逻辑、3MB的内置RAM和512个可供用户使用的I/O管脚,可以通过嵌入各种IP核实现各种标准工业接口(如PCI、USB等)。

1.3 先进的存储支持

EPXA10嵌入式处理器部分集成了256KB单口SRAM和128KB双口SRAM;同时集成了两个先进的存储支持:(1)SDRAM控制器,用于控制单倍速/双倍速不同控制进序来确定的,实现起来非常复杂。有了SDRAM控制器的支持,只需要在Altera公司提供的EDA开发软件Quartus II中设置好SDRAM工作所需的各种参数,就可以按照直接给出指令、地址和数据的方式对SDRAM进行操作,控制器会自动将各种指令转化成SDRAM所需的工作时序,大大降低了对SDRAM的控制难度。(2)从FPGA启动。这种启动方式需要将设计下载到片外E2PROM中,而且设计中可包含FPGA部分的应用。启动时FPGA为主动,ARM处复位状态,配置完成后,如果有对ARM的应用,则ARM解除复位,执行软件代码;反之,ARM一直处于复位状态。

图3

    2 EPXA10的工作方式

EPXA10嵌入式处理器部分提供了两条32位AMBA微控制器总线AHB1、AHB2,分别用于片内各种资源的通讯,如图1所示。基于AHB1、AHB2总线,EPXA10的工作方式大致可分为三种:(1)ARM作为AHB1总线的主控,直接访问HAB1总线的从属资源。包括SDRAM控制器、片上SRAM、中断控制器等。(2)ARM作为AHB1总线的主控,通过AHB1-2桥访问AHB2总线上的从属资源,包括UART、EBI、SRAM、Stripe-To-PLD桥等,同时通过Stripe-To-PLD桥对FPGA进行访问

[1] [2] [3] 下一页

下页更精彩:1 2 3 4 下一页