擴大 FPGA 對物聯網開發的吸引力

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

資料介紹

隨著物聯網應用程序的采用勢頭越來越大，嵌入式開發社區面臨的壓力也越來越大，需要平衡可用計算資源、延遲、成本和每個設計的大小。由于其實時性，對云連接的關注也被視為對某些開發的挑戰，從而導致混合“霧”計算方法。配置本地網關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。許多負責開發網關設備的設計人員面臨的挑戰是了解其計算需求的多樣性。某些應用程序，尤其是工業物聯網部署中的應用程序，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 通常是首選設備，但還有許多其他設備正在引起開發人員的注意。其中之一是現場可編程門陣列 (FPGA)，由于其硬確定性功能，它正在快速獲得發展勢頭。隨著物聯網應用程序的采用勢頭越來越大，嵌入式開發社區面臨的壓力也越來越大，需要平衡可用計算資源、延遲、成本和每個設計的大小。由于其實時性，對云連接的關注也被視為對某些開發的挑戰，從而導致混合“霧”計算方法。配置本地網關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。許多負責開發網關設備的設計人員面臨的挑戰是了解其計算需求的多樣性。某些應用程序，尤其是工業物聯網部署中的應用程序，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 通常是首選設備，但還有許多其他設備正在引起開發人員的注意。其中之一是現場可編程門陣列 (FPGA)，由于其硬確定性功能，它正在快速獲得發展勢頭。那些不熟悉使用 FPGA 的人會面臨許多關于這些設備的復雜性、成本和耗電特性的神話。許多開發人員認為 FPGA 可能只適用于高度專業化、高成本的軍事系統，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，FPGA 的最大應用是在數據中心應用中，除了加速搜索功能外，它們還用于使用神經網絡深度學習技術進行圖像識別搜索。那些不熟悉使用 FPGA 的人會面臨許多關于這些設備的復雜性、成本和耗電特性的神話。許多開發人員認為 FPGA 可能只適用于高度專業化、高成本的軍事系統，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，FPGA 的最大應用是在數據中心應用中，除了加速搜索功能外，它們還用于使用神經網絡深度學習技術進行圖像識別搜索。毫無疑問，精通構建基于微控制器或微處理器的系統的嵌入式開發人員在考慮使用 FPGA 時會被前面的學習曲線嚇倒。對大多數人來說，顯著的區別在于從基于軟件的思維過程轉向硬件“門”方法。FPGA 被認為是最接近設計定制 IC 的東西，它可以完全按照您的要求進行設計，FPGA 本質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構（圖1）。學習數字邏輯的電子工程師會很快熟悉 FPGA 背后的基本概念，而其他人可能會發現有關該主題的在線進修課程很有用。毫無疑問，精通構建基于微控制器或微處理器的系統的嵌入式開發人員在考慮使用 FPGA 時會被前面的學習曲線嚇倒。對大多數人來說，顯著的區別在于從基于軟件的思維過程轉向硬件“門”方法。FPGA 被認為是最接近設計定制 IC 的東西，它可以完全按照您的要求進行設計，FPGA 本質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構（圖1）。學習數字邏輯的電子工程師會很快熟悉 FPGA 背后的基本概念，而其他人可能會發現有關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 設備的功能框圖。圖 1：FPGA 設備的功能框圖。隨著 FPGA 的使用在廣泛的應用中獲得發展勢頭，有關它們的信息的可用性也在增加。這主要是由領先的 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計流程。在 FPGA 架構中集成 MCU 以創建 FPGA 片上系統 (SoC) 設備進一步幫助管理 FPGA 并將其集成到終端應用中。極大地簡化了學習和開發過程，促進了 FPGA 在更廣泛應用中的使用，以及開放社區論壇的發展。創客社區對 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建在更廣泛的開源社區中得到良好支持的開發套件和評估板，使設計更易于訪問。所有這些舉措共同創造了豐富的技術信息和支持資源，有助于鼓勵設計人員考慮他們的第一個 FPGA 設計。隨著 FPGA 的使用在廣泛的應用中獲得發展勢頭，有關它們的信息的可用性也在增加。這主要是由領先的 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計流程。在 FPGA 架構中集成 MCU 以創建 FPGA 片上系統 (SoC) 設備進一步幫助管理 FPGA 并將其集成到終端應用中。極大地簡化了學習和開發過程，促進了 FPGA 在更廣泛應用中的使用，以及開放社區論壇的發展。創客社區對 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。