Mixed-Signal-FPGAs

Mixed-Signal-FPGAs

Actel stellt unter der Bezeichnung SmartFusion die weltweit ersten Mixed-Signal FPGAs mit integriertem
Mikrocontroller-Subsystem vor. Das Subsystem enthält einen fest implementierten ARM Cortex-M3-Prozessor sowie programmierbare Analogfunktionen. Entwickler von Embedded-Systemen können künftig auf einfache Weise und auf nur einem Chip genau die Systeme realisieren, die den von ihnen gewünschten Funktionsumfang bieten.
„Mit SmartFusion erhielten wir genau die Ressourcen, die wir zur Entwicklung eines leistungsfähigen Smartgrid-Sensors mit höherer Flexibilität und kleineren Gehäuseabmessungen benötigten“, sagt David Brain, CTO Smartgrid Technologies. „Die Integration eines Embedded ARM-Prozessors zusammen mit Analog/Digital-Wandlern auf einem Chip sowie die Möglichkeit, individuelle Funktionen im FPGA unterzubringen, ist eine unschlagbare Kombination.“

Zunehmende Dynamik

„Die Markteinführung von SmartFusion-Bausteinen repräsentiert einen weiteren Schritt in Richtung intelligentes FPGA-Design. Gleichzeitig demonstriert dies die zunehmende Dynamik hinter dem ARM Cortex-M3-Prozessor in einer Vielzahl von Applikationen“, sagt Eric Schorn, Vice President, Marketing, Processor Division, ARM. „Zusätzlich zur führenden Performance und den Low-Power-Eigenschaften des Cortex-M3-Prozessors erhalten SmartFusion-Lizenznehmer auch Zugang zu über 600 Partnern von ARM, die auf die ARM-Architektur optimierte Tools, Software und Middleware anbieten.“

Individuelle, einfach nutzbare Plattform

Die Kombination aus drei programmierbaren Elementen Logik, Mikrocontroller-Subsystem und Analogfunktionen macht die SmartFusion-Familie zu einer individuellen, einfach nutzbaren Plattform für das Systemdesign. Bei SmartFusion-Bausteinen befinden sich alle Daten, die vom Prozessor zum FPGA, von Analogfunktionen zum Prozessor oder zwischen FPGA und Analogfunktionen übertragen werden, auf dem Chip. Die Flash-Lock-Technologie bietet einen sehr guten IP-Schutz (Intellectual Property).

Für zahlreiche Applikationen geeignet

Wenn Co-Processing-Funktionen erforderlich sind oder Schnittstellen kundenspezifisch entwickelt oder angepasst werden müssen, sind SmartFusion-Bausteine eine geeignete Lösung. Die neuen Bausteine eignen sich für zahlreiche Applikationen wie Motorsteuerungen, System- und Power-Management-Lösungen und Geräte für die Industrieautomatisierung. Diese Applikationen decken Märkte aus den Segmenten Industrie, Militär, Medizintechnik, Telekommunikation, Computertechnik und Storage ab. SmartFusion-Bausteine basieren auf der ProASIC3-FPGA-Archi­tektur in Flash-Technologie. Hergestellt werden SmartFusion-Bausteine in einem 130-nm-CMOS-Prozess. Actel bietet Bausteine mit 60k bis 500k System-Gates, mit 350 MHz Taktfrequenz und bis zu 204 I/Os an. Bereits vorhandene Funktionen aus anderen Bausteinen können integriert werden wodurch sich der Platzbedarf auf der Leiterplatte reduziert sowie der Energieverbrauch des Gesamtsystems.

Geringer Energieverbrauch

Ein Mikrocontroller-Subsystem, das einen „Hard“ ARM Cortex-M3-Prozessor mit 100MHz enthält, ist der intelligente Zusatz zum eigentlichen FPGA. Zu den Standard-Peripheriefunktionen und Leistungsmerkmalen gehören:
– Multi-Layer AHB-Kommunikationsmatrix mit bis zu 16GBit/s Datendurchsatz
– 10/100 Ethernet MAC mit RMII-Interface
– Jeweils 2 SPI, I2C, UART, 32-Bit-Timer
– Bis zu 512kB Flash-Speicher und 64kB SRAM
– Externer Memory-Controller (EMC)
– 8-Kanal-DMA-Controller
Die innovative und proprietäre Analog Compute Engine (ACE) übernimmt ‚Sample Sequencing‘ und Berechnungen. Dies entlastet den ARM Cortex-M3-Prozes-sor von Aufgaben wie Analog-Initialisierung und Verarbeitung. Das programmierbare Analogsystem umfasst:
– A/D- und D/A-Wandler mit 1% Genauigkeit
– Bis zu drei 12-Bit-A/D-Wandler mit einer Abtastrate von bis zu 600kSample/s
– Bis zu drei 12-Bit-Sigma/Delta-D/A-Wandler
– Bis zu zehn 50ns schnelle High-Speed-Komparatoren
– Mehrere integrierte Temperatur-, Spannungs- und Strom-Sensoren

Erste Kundenprojekte

SmartFusion-Bausteine befinden sich seit September 2009 bei Kunden weltweit in der Bemusterung. Im Rahmen eines formellen „Lead-Customer“-Programms gab Actel Entwicklern von Applikationen, angefangen bei Servern, Routern und Industrie-Netzwerk-Gateways bis hin zu Wechselrichtern für Solar-Panels und Gaming-Maschinen sechs Monate lang die Möglichkeit, Software und SmartFusion-Bausteine vor der eigentlichen Markteinführung einzusetzen. Die SmartFusion-Familie wird durch die integrierte Entwicklungsumgebung (IDE) Libero 9.0 unterstützt. Libero enthält führende Synthese-, Simulations- und Debug-Tools von Synopsys und Mentor Graphics sowie innovative Timing- und Power-Optimierungs- und Analysetools. Für Entwickler von Embedded-Systemen bietet Actel kostenlose SoftConsole Eclipse-basierte IDE mit GNU sowie Software-Evaluierungsversionen von Keil und IAR Systems an. Komplettversionen sind von den jeweiligen Anbietern erhältlich. Micrium unterstützt SmartFusion-Bausteine mit seinem neuen Echtzeit-Betriebssystem ìC/OS-III, TCP/IP-Stack und ìC/Probe-Produkten.

Actel GmbH
www.actel.com

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