嵌入式市場(chǎng)的重要轉(zhuǎn)移趨勢(shì)

    嵌入式市場(chǎng)一直是8位微控制器占據(jù)的主戰(zhàn)場(chǎng)，雖然過(guò)去也有采用32位處理器的嵌入式應(yīng)用，但只限于少數(shù)追求性能的領(lǐng)域。隨著無(wú)線(xiàn)、視頻、游戲和高速通信應(yīng)用市場(chǎng)的增長(zhǎng)，情況正在出現(xiàn)變化。許多嵌入式應(yīng)用對(duì)處理器性能的要求開(kāi)始大幅提高，這種變化使現(xiàn)有的32位微控制器需求量增加，也使系統(tǒng)級(jí)集成（SLI）應(yīng)用中32位處理器的用量大增。

    消費(fèi)電子、汽車(chē)、工業(yè)及軍事航空市場(chǎng)的共同需要，正推動(dòng)著對(duì)32位處理器的需求不斷增加。這主要源于有關(guān)的設(shè)計(jì)越來(lái)越精密和復(fù)雜，圖1所示為嵌人式設(shè)計(jì)納人處理器數(shù)目的變化和預(yù)測(cè)。 

    

    與此同時(shí)，隨著由于掩膜和半導(dǎo)體設(shè)備成本的增加而使設(shè)計(jì)從特定用途集成電路（ASIC）轉(zhuǎn)向現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列（FPGA），SLI的實(shí)現(xiàn)也開(kāi)始出現(xiàn)轉(zhuǎn)變。由于A(yíng)SIC開(kāi)發(fā)成本增加，要取得收支平衡所需的產(chǎn)量也不斷上升，因而使得越來(lái)越多的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向可編程器件。這就使那些過(guò)去一直由ASIC解決方案主導(dǎo)的市場(chǎng)（如通信、消費(fèi)電子和汽車(chē)電子等）開(kāi)始向FPGA轉(zhuǎn)變，圖2所示為2002年與2008年FPGA市場(chǎng)分布情況的對(duì)比。 

    

    同樣是這些造成ASIC成本增加的市場(chǎng)和工藝格局變化，卻使得FPGA的單位系統(tǒng)門(mén)成本降低，從而大幅度地提高FPGA器件的集成度。這樣，F(xiàn)PGA器件門(mén)密度變得越來(lái)越大，足以支持那些幾年前只能采用ASIC器件才能實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜系統(tǒng)級(jí)應(yīng)用。由于FPGA具有產(chǎn)品能夠快速上市的特性，這種設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變勢(shì)必將持續(xù)下去，為可編程邏輯廠(chǎng)家?guī)?lái)巨大的商機(jī)。

    廠(chǎng)商應(yīng)變策略

    在嵌人式32位處理器領(lǐng)域，市場(chǎng)份額最大、品牌聲望最高的是ARM構(gòu)架，ARM構(gòu)架的市場(chǎng)份額已達(dá)到80%。因此，有大量支持ARM構(gòu)架的硬件和軟件開(kāi)發(fā)工具可以選擇，同時(shí)業(yè)內(nèi)也有豐富的ARM7知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，設(shè)計(jì)人員將可從中受益，能在其系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)中享用大量的現(xiàn)成代碼和工具，從而降低設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)和縮短開(kāi)發(fā)周期。

    目前，市場(chǎng)上銷(xiāo)售以ARM7為基礎(chǔ)的微控制器供應(yīng)商已經(jīng)超過(guò)10家。盡管爭(zhēng)取與微控制器廠(chǎng)家所提供相同處理器的市場(chǎng)好像欠缺說(shuō)服力，但如果時(shí)機(jī)恰當(dāng)，所選的處理器最終能夠主導(dǎo)市場(chǎng)，這將會(huì)是一個(gè)，很好的策略。如果微控制器能滿(mǎn)足應(yīng)用的所有設(shè)計(jì)需求，微控制器是嵌人式設(shè)計(jì)的理想方案。但現(xiàn)實(shí)往往并非如此，設(shè)計(jì)人員必須給該微控制器配備外部部件（通常是FPGA）才能實(shí)現(xiàn)所需的功能。如Actel公司在其ProASIC3 FPGA中加人軟ARM7核，便可助設(shè)計(jì)人員靈活實(shí)現(xiàn)其設(shè)計(jì)要求，并將所有功能集成在一個(gè)元器件中。ARM7提供的商機(jī)在于：它已做好主導(dǎo)32位嵌人式市場(chǎng)的準(zhǔn)備（這也是如此多微控制器廠(chǎng)家開(kāi)發(fā)以ARM7為基礎(chǔ)控制器的原因），而且市場(chǎng)規(guī)模仍小，但增長(zhǎng)速度快，因此，目前還沒(méi)有廠(chǎng)家獨(dú)占市場(chǎng)。這就給許多FPGA廠(chǎng)商及其客戶(hù)利用ARM7搶占這個(gè)市場(chǎng)的機(jī)會(huì)，通過(guò)發(fā)揮ARM7的優(yōu)勢(shì)而立足于市場(chǎng)，并隨32位嵌人式市場(chǎng)一同成長(zhǎng)。

    ARM7系列處理器與以Flash為基礎(chǔ)的ProASIC3 FPGA系列產(chǎn)品組成了強(qiáng)勁的組合。兩者均針對(duì)消費(fèi)性電子和工業(yè)市場(chǎng)，而且ARM7在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用受到越來(lái)越多的關(guān)注。ProASIC3器件為ARM提供了獨(dú)一無(wú)二的載體，能促進(jìn)ARM7處理器的發(fā)展以便進(jìn)人這些市場(chǎng)。ProASIC3器件不單成本低及可編程，而且還是單芯片及高度安全的解決方案，因此成為ARM供應(yīng)和保護(hù)其處理器IP的理想載體。這個(gè)組合也為設(shè)計(jì)人員帶來(lái)優(yōu)勢(shì)，因?yàn)镻roASIC3器件中的ARM7核可為嵌人式SLI設(shè)計(jì)提供可編程的解決方案，并且符合業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)。

    為了讓嵌入式設(shè)計(jì)人員通過(guò)可編程邏輯更好地利用ARM7，Actel和ARM正密切合作，將處理器的尺寸減至最小并不斷提升速度，同時(shí)優(yōu)化特為ARM開(kāi)發(fā)的M7ProASIC3 FPGA的應(yīng)用。為了在M7器件中輕易實(shí)現(xiàn)ARM7，Actel已經(jīng)創(chuàng)建了一整套開(kāi)發(fā)工具，包括Libero集成設(shè)計(jì)環(huán)境和名為CoreConsole的新的前端工具，這是一個(gè)IP核開(kāi)發(fā)平臺(tái)，可讓用戶(hù)快速實(shí)現(xiàn)處理器子系統(tǒng)及構(gòu)建其系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)。公司還匯編了一個(gè)龐大的生態(tài)開(kāi)發(fā)環(huán)境，包含針對(duì)ARM7而設(shè)計(jì)的軟件和工具，能夠降低設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)和縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期。將以Flash為基礎(chǔ)ProASIC3器件的靈活性與ARM7處理器結(jié)合，Actel已開(kāi)發(fā)出很好的解決方案來(lái)擴(kuò)展ARM7的可用性能，從高產(chǎn)量應(yīng)用涵蓋至低產(chǎn)量應(yīng)用及原型開(kāi)發(fā)，真正實(shí)現(xiàn)ARM7大量應(yīng)用的時(shí)代。

    嵌入式應(yīng)用向FPGA傾斜

    隨著性能要求越來(lái)越高，嵌人式應(yīng)用中的控制元器件正由8位向32位轉(zhuǎn)變。與此同時(shí)，嵌人式應(yīng)用也因?yàn)槌杀竞烷_(kāi)發(fā)周期壓力開(kāi)始從ASIC轉(zhuǎn)向FPGA，這種變化已經(jīng)導(dǎo)致設(shè)計(jì)人員在嵌人式應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中出現(xiàn)明顯的技術(shù)分化。

市場(chǎng)上還有很多其他軟件IP處理器解決方案能夠在FPGA中實(shí)現(xiàn)，但都是基于專(zhuān)有的架構(gòu)，而且有關(guān)的開(kāi)發(fā)工具、技術(shù)支持和設(shè)計(jì)人員經(jīng)驗(yàn)均有限。ARM7則與這些專(zhuān)有的架構(gòu)相反，它采用業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的架構(gòu)，并具備一套由開(kāi)發(fā)工具、技術(shù)支持和嵌人式設(shè)計(jì)人員知識(shí)所組成的完整開(kāi)發(fā)生態(tài)環(huán)境。 


 
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