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Actel SmartFusion:创新性、智能化、集成化

Jim Turley?? 硅谷技术咨询公司Silicon Insider 创办人?? 2010年06月30日 ?? 收藏0

  FPGA的主要优势在于灵活性,但是随着高集成化成为另一个趋势,FPGA的主要优势便体现在灵活性和集成化。在这之后就是节省成本,因此,FPGA 的主要优势便成为灵活性、集成化加上节省成本。除此之外,FPGA还在降低功耗,再有就是在安全性等问题方面的优势。

  上述这些优势(当然还有更多其它优点) 正是使FPGA在这些年来变得非常流行的原因。工程师对FPGA提供的灵活性、节省空间和节能以及集成化等诸多优点青睐有加。因此,如果能够进一步提高灵活性和集成化水平,并且降低成本和占用空间,无疑将更受工程师欢迎。

  爱特公司新推出的Actel SmartFusion?芯片系列拥有FPGA的所有传统优点,而且集成了同样灵活的模拟电路和全球最流行的嵌入式处理器。它把全部元件集成在单个封装中,并且完全在你的掌控之中。SmartFusion是一个 “超级单芯片”,甚至可能就是系统中唯一的芯片,在节省占用空间、设计时间、功耗和节省成本等方面有大幅度改善。

  概述

  SmartFusion有三个基本部分:处理器、FPGA和模拟电路模块。这三个模块都集成在同一块芯片中,并且都可编程

:处理器为软件可编程;FPGA可通过标准FPGA设计流程进行编程;模拟电路可通过灵活的配置软件编程。SmartFusion的几乎所有模块都在工程师的掌控之下,因此,虽然芯片出厂时是标准器件,但它们实现的产品却具有非常高的灵活性。

SmartFusion

  你可以把SmartFusion看作是一个包含了处理器、FPGA可编程逻辑和可编程模拟电路的“三脚凳”。一个典型的工程团队都会有专业技术人员分别负责软件、逻辑设计和模拟的方面的工作。一般来说,这三部分的工程师使用 SmartFusion 时都会感到得心应手;但更吸引人的是,即便是只有单个工程师独立工作,他也能够把SmartFusion 用作可实现几乎任何设计的通用万能元件。三个部分的设计工具和设计域(domain)已集成在一起,而且这三个部分可以互相通信。这是嵌入式开发的三大部分第一次真正的综合。它也可能是系统需要的唯一芯片。

  有些设计人员把SmartFusion看作是一个处理器,有的视之为一个FPGA,还有的认为它是一种带处理器和FPGA的通用模拟芯片。这些说法都不错,因为这三个部分都是同样重要。

  真正有趣的是它具有所有这些优点。不仅节省空间和成本,还能使设计更安全、更灵活。由于产品的电子器件和互连基本上都位于芯片内部而非外部,因此无需担心PCB板互连、意外的元件改变、接口出错、供应链问题、反向工程破解(reverse-engineering)、上电浪涌电流、射频干扰等等。SmartFusion可以轻而易举解决其中大多数问题。

  安全性问题

  安全性意味着从安全措施到可靠性,以至防黑客等许多不同的东西。“你的产品是安全的”,这句话听起来很不错,但还不够详细明确。SmartFusion为你的新产品带来了各类必须的安全性,SmartFusion使用闪存而不是SRAM来存储整个内部配置数据,多年来这一点也一直是爱特公司产品的特色之一。这听起来似乎只是细小差别,但是实际上至关重要。下面我们来解释原因何在。

  基于SRAM的FPGA启动时处于完全空白的状态,故每次上电时不得不从外部ROM读取数据来重新加载。这意味着:(a)在配置加载之前,你的FPGA有若干毫秒的时间无法工作,直到重新加载完成;(b)整个加载过程都是对外公开的。换言之,你耗费数月甚至数年开发完成的FPGA配置流,现在就摆在那里,任何一个有示波器的人都可以看到。就像读取ROM一样简单,而且完全没有办法阻止。只要把ROM拷贝过来,就可以拷贝你的设计。如果你真的极想保护自己的设计,会容许这种事情发生吗?

  相反,SmartFusion芯片采用的是内部闪存,永远不会暴露在外。这里没有ROM供那些专门盗窃设计的反向设计工程师读取,你的配置数据(也即是你的设计)全部安全稳妥地存放在芯片内部。即使把整个部件“解剖”,使用电子显微镜对硅片进行逐层剖析,也根本没有办法把设计提取出来。这才是真正做到了万无一失。

  这种方案带来的一大好处是,芯片上电即工作。换句话说,它的工作模式跟大多数芯片差不多,也是大部分工程师所期望的芯片工作方式。这个小细节却意义很大。试想想,如果你的主要(也许是唯一的)元件不是上电即行的,它的悬浮输入输出管脚会发生什么呢?会对上电初始化造成什么样的破坏呢?当与之连接的其它芯片的输入与没有编程的FPGA连接时,这些芯片又会做什么呢?还有,在易受攻击的预配置状态期间,若有人猛拉各个配置引脚,该如何避免因此带来的损害?下一步怎么办?要让你的FPGA从始至终、每一次都按照你的设计方式来工作,这里还是有话要说的。

  SmartFu


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