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降低工業應用的總體擁有成本

作者:JasonChiang TomSchulte StefanoZammattio 時間:2015-02-11 來源:電子產品世界 收藏
編者按:  摘要:大約三分之一的嵌入式設計人員考慮在嵌入式應用中采用FPGA,他們認為在設計中使用FPGA過于昂貴。但是,從系統級了解總體擁有成本(TCO) (由產品生命周期中的開發、改進、替換和維護成本來衡量),您會發現FPGA是分立微控制器(MCU)/數字信號處理器(DSP)/ASSP產品靈活的競爭方案。   引言   工業自動化和過程控制生產商一直面臨持續的全球競爭和經濟壓力,商業模式和利潤不斷受到威脅,不得不應對成本挑戰,包括:   ● 利潤和研發投入;   ● 產品及時面市壓力以適應經濟狀況的變

  對于硬件設計人員,具有處理器的器件的優勢是非常明顯的。很多操作系統公司提供全面支持,對功能進行改進,因此,很多軟件工程師開始采用基于的系統,發揮其優勢,延長產品生命周期。硬件和軟件工程師需要進行一定的投入來學習C程序軟件編程和設計的VHDL編程。但是,一旦設計人員決定采用FPGA設計方法,FPGA比僅采用器件的解決方案性價比更高,更靈活。

本文引用地址:http://www.j9360.com/article/269811.htm

  對多個設計進行修改

  以本文使用驅動為例,如果從這一基本平臺開發的y產品具有不同的特性,那么,設計團隊必須首先在每塊電路板的x器件上實現其硬件和軟件,花費t時間,然后,對這些產品例化硬件和軟件y次,花費t2時間來完成多個產品。這帶來的成本因素是((x × t) × (y × t2))。設計團隊已經知道這一方法并不簡單,產品無法迅速面市,不能降低包括開發、改進、支持、維護和替換成本等在內的產品生命周期成本。

  為簡化這一過程,設計人員可以利用Cyclone系列體系結構,設計支持多條產品線(SKU)和多種功能的通用硬件平臺(如圖3)。在最初設計基礎上,對于每一后續產品,基于FPGA的產品支持工程師重新配置Cyclone系列FPGA,不需要重制PCB(印制板),節省了設計團隊數月的工程工作時間。

  考慮驅動生產商提供支持多種網絡協議的產品這一實例,例如EtherCAT、PROFINET (RT/IRT)和Modbus/TCP等。/解決方案不僅需要額外的器件來支持通信通道,而且還需要三塊電路板。對于設計人員,開發或者許可協議專用MAC IP (如果需要)和協議專用堆棧,三塊電路板的成本會高達$300K (每塊電路板$100K),而且還要考慮相應的軟件開發成本。

  但是,設計人員可以使用Cyclone或者MAX 10 FPGA,在相同的FPGA上集成驅動控制和,使用相同的硬件平臺支持多條產品線(SKU)和所需要的功能。在前面提到的實例中,不需要開發三塊電路板(每一IE協議標準一塊),供應商在產品中使用很少的元器件和PCB,節省了$150K到$200K的/開發成本,顯著降低了BOM成本。由于減少了PCB電路板設計,生產商也簡化了與產品存儲和運輸相關的物流過程。考慮到所有開發資源和時間因素后,FPGA設計方法有助于工程師克服((x × t) × (y × t2))成本問題。

  當設計發揮了FPGA器件的最大能力后,設計人員可以將設計移植到高密度器件或者重新編譯設計,迅速采用其他的Altera FPGA。從另一角度看,這還是一種快速更新方法,使設計人員能夠集成功能,在電路板上減少甚至不采用MCU、DSP和其他元器件。

  發揮較長生命周期的優勢

  產品可靠性有利于降低長期。而且,與Altera FPGA相比,很多MCU和DSP器件的生命周期要短得多,通常在5到7年范圍內,這是因為它們的供應商會比Altera更快停止供應成熟器件,如圖4所示。Altera的策略是支持較長的產品生命周期,一般能夠達到15年。

  處理器的支持

  對于出于性能原因而需要外部主機處理器的應用,設計人員可以采用主流體系結構,例如,Intel® ATOM™處理器和其他基于PCI Express® (PCIe®)的處理器。設計人員可以利用這類處理器體系結構強大的軟件回顯系統。他們還可以使用這些處理器提供的高速PCIe接口,與I/O輔助芯片進行通信,集成外設和I/O陣列,支持各種協議、SATA和其他IP。圖5所示為靈活的Altera FPGA I/O輔助芯片體系結構。

linux操作系統文章專題:linux操作系統詳解(linux不再難懂)

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