Монолитные программируемые в условиях эксплуатации приборы системного уровня (FPSLIC - Field-Programmable System-Level IC) семейства AT94 фирмы Atmel

FPSLIC фирмы Atmel объединяют на одном кристалле фиксированную и программируемую логику - в едином, программируемом в процессе эксплуатации, приборе впервые объединены все компоненты типовой системы, что открывает перед разработчиками возможность создания на одном кристалле законченных автономных систем. К достоинствам такого решения перед дискретными и другими программируемыми решениями относят: сокращение площади печатных плат до 70%, снижение потребления до 50%, улучшение рабочих характеристик до 50% и существенное сокращение сроков разработки.

Приборы FPSLIC содержат до 40000 вентилей FPGA семейства AT40K, объединенных с 8-разрядным ядром RISC процессора AVR и большим количеством стандартной микроконтроллерной периферии, такой как UART, SPI, таймеры/счетчики и аппаратные перемножители. Кроме того, на кристалле размещены 36 Кбайт SRAM памяти программ/данных.

Приборы FPSLIC способны реконфигурировать свои FPGA в процессе запуска системы. Так системы, для которых необходимо использовать несколько стандартов, могут сохранять конфигурацию каждого стандарта в ROM и загружать их в реальном масштабе времени. Примером служат мобильные телефоны, которые могут быть перестроены с W-CDMA на GSM стандарты, в процессе перемещения от страны к стране.

FPSLIC семейства AT94 поддерживаются полным набором средств проектирования System Designer, включая средства совместной верификации кодов процессора, аппаратной FPGA и программных средств AVR. В программные средства входит симулятор команд для AVR и HDL симулятор схемотехники FPGA. Весьма важным достоинством средств System Designer является возможность совместной верификации (Co-verification) позволяющая разработчикам в процессе разработки одновременно симулировать программные и аппаратные средства способные работать совместно еще до разработки реальных аппаратных средств.

Стоимость комплекта SystemDesigner, работающего на платформах Windows® 95/98/200/NT, с годовой подпиской составляет $995.

Совместная верификация, как это видно на рисунке, позволяет существенно упростить разработку системы, избежать этапов итераций в разработке и, соответственно, сократить время разработки системы.

Основные характеристики FPSLIC семейства AT94:

• SRAM FPGA семейства AT40K со встроенными высокопроизводительным ядром RISC AVR® и SRAM команд и данных
• От 10000 до 40000 вентилей SRAM FPGA, семейства AT40K с FreeRAM ™
  • от 4,6К до 18,4К распределенной одно-/двухпортовой FPGA пользовательской SRAM
  • высокопроизводительная ячейка ядра FPGA, оптимизированная под DSP
  • внутрисистемное динамическое реконфигурирование FPGA
• Встроенное ядро микроконтроллера AVR, поддерживающее схемотехнику Cache Logic ®
  • очень малое потребление в статических и динамических режимах, идеальное для портативных и батарейных применений
• Расширенная RISC архитектура AVR
  • свыше 120 мощных команд - большинство одноцикловых
  • высокопроизводительный аппаратный перемножитель для DSP-ориентированных систем
  • производительность свыше 30 MIPS
  • ориентированная под "C" коды архитектура с 32 встроенными регистрами общего назначения
  • энергосберегающие режимы Idle, Power-save и Power-down
• 36 Кбайт SRAM программ и данных с динамическим распределением
  • до 16Кx16 SRAM программ с быстродействием в 15 нс
  • до 16Кx8 SRAM данных с быстродействием в 15 нс
• Встроенная фиксированная AVR периферия
  • стандартный двухпроводный интерфейс
  • два программируемых последовательных UART
  • два 8-разрядных таймера/счетчика с отдельным предварительным делителем и PWM
  • один 16-разрядный таймер/счетчик с отдельным предварительным делителем, режимами захвата и сравнения, и со сдвоенным 8-, 9- или 10-разрядным PWM
• Поддержка организации в FPGA заказной периферии
  • управление AVR периферией - 16 декодируемых линий адресов прямого обращения к FPGA
  • библиотека FPGA макросов заказной периферии
• 16 внутренних прерываний AVR, формируемых FPGA
• До 4 внешних прерываний AVR
• 8 глобальных тактовых сигналов для FPGA
  • два тактовых сигнала FPGA, формируемых логикой AVR
  • обращение FPGA к глобальному тактовому сигналу, формируемому ядром FPGA
• Большое количество схем генераторов
  • программируемый сторожевой таймер со встроенным собственным генератором
  • генератор внутренней синхронизации AVR
  • программный выбор тактовой частоты
  • генератор для обеспечения работы таймеров/счетчиков в реальном масштабе времени
• Напряжение питания от 3,0 до 3,6 В
• Совместимые с напряжением 3,3 В и PCI тактовой частотой 33 МГц FPGA I/O
  • высокопроизводительные структуры I/O с втекающим/вытекающим током 24 мА
  • индивидуальное программирование всех FPGA I/O
• Совместимость по выводам с FPGA фирмы Atmel серии AT40K
• CMOS технология с топологическими нормами 0,35 мкм и пятью уровнями металлизации
• Комплект современных средств проектирования, включающий Co-verification, устанавливаемый на PC

Краткое описание

Приборы, входящие в серию AT94K (семейство приборов FPSLIC) и представленные в Табл. 1, являются комбинацией популярных SRAM FPGA фирмы Atmel серии AT40K и высокопроизводительных 8-разрядных RISC микроконтроллеров AVR со стандартной периферией. Монолитные приборы, изготовленные по CMOS технологии с топологическими нормами 0,35 мкм и пятью уровнями металлизации, располагают большим объемом SRAM памяти программ и данных а также логикой и другими средствами управления приборами.

Ядро FPGA серии AT40K, полностью совместимое с PCI 3,3 В, является SRAM FPGA с распределенной синхронно/асинхронной, двух-/однопортовой SRAM с быстродействием 10 нс, 8 глобальными тактовыми сигналами, возможностью организации логики кэш (Cache Logic), частично или полностью реконфигурируемой без потери данных, и содержит от 10000 до 40000 используемых вентилей.

Таблица 1. Приборы серии AT94K

Встроенное ядро AVR, за счет выполнения мощных команд за один тактовый цикл, обеспечивает производительность в 1 MIPS/МГц, позволяя разработчикам оптимизировать потребление варьируя рабочую частоту.

В основе ядра AVR совершенная RISC архитектура, сочетающая богатую систему команд с 32 рабочими регистрами общего назначения. Все 32 регистра соединены непосредственно с арифметико-логическим устройством (ALU), обеспечивая обращение к двум независимым регистрам одной командой, выполняемой за один тактовый цикл. В итоге архитектура обеспечивает высокую эффективность выполнения кодов, обеспечивающую, в свою очередь, на порядок большую производительность чем обычные CISC микроконтроллеры при той же тактовой частоте. И SRAM конфигурирования FPGA и SRAM кодов команд AVR могут быть автоматически загружены при подаче питания на систему с использованием внутрисистемно программируемых EEPROM конфигурирования серии AT17 фирмы Atmel.

Под FPSLIC архитектуру разработаны совершенные средства проектирования "System Designer", позволяющие сократить время вывода конечной продукции на рынок за счет интеграции разработки и отладки программных средств микроконтроллера с разработкой схемы и маршрутизации FPGA и совместной верификацией полной системы едиными, простыми в применении средствами проектирования.

Ссылки по теме

		1617Kb Engl Монолитные программируемые в условиях эксплуатации приборы системного уровня семейства AT94 фирмы Atmel. Техническое описание.
		164Kb Engl Монолитные программируемые в условиях эксплуатации приборы системного уровня семейства AT94 фирмы Atmel. Краткая информация.
		Микроконтроллеры семейства AVR
		Rus Описание архитектуры микроконтроллеров семейства AVR
		Rus Система команд микроконтроллеров семейства AVR
		Конфигурационные CMOS SEEPROM семейства AT17