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擴大 FPGA 對物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)的吸引力

2076562 2022-11-28 | pdf | 374.03KB | 次下載 | 免費

資料介紹

隨著物聯(lián)網(wǎng)應用程序的采用勢頭越來越大，嵌入式開發(fā)社區(qū)面臨的壓力也越來越大，需要平衡可用計算資源、延遲、成本和每個設(shè)計的大小。由于其實時性，對云連接的關(guān)注也被視為對某些開發(fā)的挑戰(zhàn)，從而導致混合“霧”計算方法。配置本地網(wǎng)關(guān)以為霧方法提供本地云方面可能需要相當高的計算需求和算法處理。許多負責開發(fā)網(wǎng)關(guān)設(shè)備的設(shè)計人員面臨的挑戰(zhàn)是了解其計算需求的多樣性。某些應用程序，尤其是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)部署中的應用程序，可能涉及相當復雜的電機控制或視覺處理任務。對于這些要求，不僅需要高水平的計算能力，還需要實時的確定性行為。雖然高端 CPU 通常是首選設(shè)備，但還有許多其他設(shè)備正在引起開發(fā)人員的注意。其中之一是現(xiàn)場可編程門陣列 (FPGA)，由于其硬確定性功能，它正在快速獲得發(fā)展勢頭。隨著物聯(lián)網(wǎng)應用程序的采用勢頭越來越大，嵌入式開發(fā)社區(qū)面臨的壓力也越來越大，需要平衡可用計算資源、延遲、成本和每個設(shè)計的大小。由于其實時性，對云連接的關(guān)注也被視為對某些開發(fā)的挑戰(zhàn)，從而導致混合“霧”計算方法。配置本地網(wǎng)關(guān)以為霧方法提供本地云方面可能需要相當高的計算需求和算法處理。許多負責開發(fā)網(wǎng)關(guān)設(shè)備的設(shè)計人員面臨的挑戰(zhàn)是了解其計算需求的多樣性。某些應用程序，尤其是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)部署中的應用程序，可能涉及相當復雜的電機控制或視覺處理任務。對于這些要求，不僅需要高水平的計算能力，還需要實時的確定性行為。雖然高端 CPU 通常是首選設(shè)備，但還有許多其他設(shè)備正在引起開發(fā)人員的注意。其中之一是現(xiàn)場可編程門陣列 (FPGA)，由于其硬確定性功能，它正在快速獲得發(fā)展勢頭。那些不熟悉使用 FPGA 的人會面臨許多關(guān)于這些設(shè)備的復雜性、成本和耗電特性的神話。許多開發(fā)人員認為 FPGA 可能只適用于高度專業(yè)化、高成本的軍事系統(tǒng)，但目前的情況與這種情況完全不同。在當今的云連接世界中，F(xiàn)PGA 的最大應用是在數(shù)據(jù)中心應用中，除了加速搜索功能外，它們還用于使用神經(jīng)網(wǎng)絡深度學習技術(shù)進行圖像識別搜索。那些不熟悉使用 FPGA 的人會面臨許多關(guān)于這些設(shè)備的復雜性、成本和耗電特性的神話。許多開發(fā)人員認為 FPGA 可能只適用于高度專業(yè)化、高成本的軍事系統(tǒng)，但目前的情況與這種情況完全不同。在當今的云連接世界中，F(xiàn)PGA 的最大應用是在數(shù)據(jù)中心應用中，除了加速搜索功能外，它們還用于使用神經(jīng)網(wǎng)絡深度學習技術(shù)進行圖像識別搜索。毫無疑問，精通構(gòu)建基于微控制器或微處理器的系統(tǒng)的嵌入式開發(fā)人員在考慮使用 FPGA 時會被前面的學習曲線嚇倒。對大多數(shù)人來說，顯著的區(qū)別在于從基于軟件的思維過程轉(zhuǎn)向硬件“門”方法。FPGA 被認為是最接近設(shè)計定制 IC 的東西，它可以完全按照您的要求進行設(shè)計，F(xiàn)PGA 本質(zhì)上是通用門和單元的空白畫布，使用硬件描述語言 (HDL) 編程或連接在一起的結(jié)構(gòu)（圖1）。學習數(shù)字邏輯的電子工程師會很快熟悉 FPGA 背后的基本概念，而其他人可能會發(fā)現(xiàn)有關(guān)該主題的在線進修課程很有用。毫無疑問，精通構(gòu)建基于微控制器或微處理器的系統(tǒng)的嵌入式開發(fā)人員在考慮使用 FPGA 時會被前面的學習曲線嚇倒。對大多數(shù)人來說，顯著的區(qū)別在于從基于軟件的思維過程轉(zhuǎn)向硬件“門”方法。FPGA 被認為是最接近設(shè)計定制 IC 的東西，它可以完全按照您的要求進行設(shè)計，F(xiàn)PGA 本質(zhì)上是通用門和單元的空白畫布，使用硬件描述語言 (HDL) 編程或連接在一起的結(jié)構(gòu)（圖1）。學習數(shù)字邏輯的電子工程師會很快熟悉 FPGA 背后的基本概念，而其他人可能會發(fā)現(xiàn)有關(guān)該主題的在線進修課程很有用。Simon Monk 編寫的 FPGA 編程Simon Monk 編寫的 FPGA 編程。。圖 1：FPGA 設(shè)備的功能框圖。圖 1：FPGA 設(shè)備的功能框圖。隨著 FPGA 的使用在廣泛的應用中獲得發(fā)展勢頭，有關(guān)它們的信息的可用性也在增加。這主要是由領(lǐng)先的 FPGA 供應商推動的，他們投入巨資提供免費的開源軟件工具，以幫助定義和加速設(shè)計流程。在 FPGA 架構(gòu)中集成 MCU 以創(chuàng)建 FPGA 片上系統(tǒng) (SoC) 設(shè)備進一步幫助管理 FPGA 并將其集成到終端應用中。極大地簡化了學習和開發(fā)過程，促進了 FPGA 在更廣泛應用中的使用，以及開放社區(qū)論壇的發(fā)展。創(chuàng)客社區(qū)對 FPGA 的采用也推動了對其功能的興趣，并促成了一些眾籌 FPGA 評估板項目，例如 Mojo 和 Papilio。FPGA 制造商還努力通過創(chuàng)建在更廣泛的開源社區(qū)中得到良好支持的開發(fā)套件和評估板，使設(shè)計更易于訪問。所有這些舉措共同創(chuàng)造了豐富的技術(shù)信息和支持資源，有助于鼓勵設(shè)計人員考慮他們的第一個 FPGA 設(shè)計。隨著 FPGA 的使用在廣泛的應用中獲得發(fā)展勢頭，有關(guān)它們的信息的可用性也在增加。這主要是由領(lǐng)先的 FPGA 供應商推動的，他們投入巨資提供免費的開源軟件工具，以幫助定義和加速設(shè)計流程。在 FPGA 架構(gòu)中集成 MCU 以創(chuàng)建 FPGA 片上系統(tǒng) (SoC) 設(shè)備進一步幫助管理 FPGA 并將其集成到終端應用中。極大地簡化了學習和開發(fā)過程，促進了 FPGA 在更廣泛應用中的使用，以及開放社區(qū)論壇的發(fā)展。創(chuàng)客社區(qū)對 FPGA 的采用也推動了對其功能的興趣，并促成了一些眾籌 FPGA 評估板項目，例如 Mojo 和 Papilio。