Altera SoC类FPGA器件设计难题解决方案

　　电子发烧友网核心提示：主要FPGA供应商已经开始销售集成了硬核处理器内核的低成本FPGA器件，SoC类FPGA器件最终会成为主流。为能够充分发挥所有重要FPGA的灵活性，这些器件提供了FPGA设计人员和软件工程师还不熟悉的新特性。设计人员需要考虑怎样在FPGA和处理器之间初始化这些资源并进行分配，管理复杂的连接，以及处理器外设的各种设置。

　　您可能会说，“I/O有什么问题？FPGA有很多I/O！”然而，FPGA现在采用了功能强大的双核Cortex-A9处理器，需要高性能存储器系统。如果您不需要处理器，您不用购买器件，因此，连接DDR2/3存储器来提高性能是最重要的。这需要72个专用引脚。这里不仅有功能强大的处理器，而且还有多种有用的标准外设（例如USB、以太网等）-这就需要更多的引脚。增加一系列电源和地引脚以实现良好的信号完整性，这会使得以前足够用的BGA引脚开始显得捉襟见肘。对于硬件外设，好在这些器件具有复用功能，因此，您可以简单地选择并引出您需要的外设。

　　引脚配置

　　对FPGA器件进行编程的比特流含有怎样配置I/O引脚的信息。实际上，SoC FPGA器件的工作方式相似，但是有两种不同的引脚配置过程-一种用于FPGA I/O，一种用于处理器专用I/O（这也包括配置硬件外设复用、I/O引脚和DDR控制器设置），如图1.之所以需要DDR控制器设置，是因为需要为某些器件和电路板布局调整高性能存储器控制器，以实现最优存储器性能。在FPGA硬件开发工具中进行处理器专用I/O和存储器控制器设置，其方式与FPGA引脚相似。如果您不对FPGA进行编程，所有这些配置数据是怎样进入器件中的呢？

　　图1 Altera SoC FPGA系统，显示了专用处理器和FPGA I/O引脚（右侧）