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擴(kuò)大 FPGA 對(duì)物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)的吸引力

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

資料介紹

隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序的采用勢(shì)頭越來(lái)越大，嵌入式開(kāi)發(fā)社區(qū)面臨的壓力也越來(lái)越大，需要平衡可用計(jì)算資源、延遲、成本和每個(gè)設(shè)計(jì)的大小。由于其實(shí)時(shí)性，對(duì)云連接的關(guān)注也被視為對(duì)某些開(kāi)發(fā)的挑戰(zhàn)，從而導(dǎo)致混合“霧”計(jì)算方法。配置本地網(wǎng)關(guān)以為霧方法提供本地云方面可能需要相當(dāng)高的計(jì)算需求和算法處理。許多負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)網(wǎng)關(guān)設(shè)備的設(shè)計(jì)人員面臨的挑戰(zhàn)是了解其計(jì)算需求的多樣性。某些應(yīng)用程序，尤其是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)部署中的應(yīng)用程序，可能涉及相當(dāng)復(fù)雜的電機(jī)控制或視覺(jué)處理任務(wù)。對(duì)于這些要求，不僅需要高水平的計(jì)算能力，還需要實(shí)時(shí)的確定性行為。雖然高端 CPU 通常是首選設(shè)備，但還有許多其他設(shè)備正在引起開(kāi)發(fā)人員的注意。其中之一是現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列 (FPGA)，由于其硬確定性功能，它正在快速獲得發(fā)展勢(shì)頭。隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序的采用勢(shì)頭越來(lái)越大，嵌入式開(kāi)發(fā)社區(qū)面臨的壓力也越來(lái)越大，需要平衡可用計(jì)算資源、延遲、成本和每個(gè)設(shè)計(jì)的大小。由于其實(shí)時(shí)性，對(duì)云連接的關(guān)注也被視為對(duì)某些開(kāi)發(fā)的挑戰(zhàn)，從而導(dǎo)致混合“霧”計(jì)算方法。配置本地網(wǎng)關(guān)以為霧方法提供本地云方面可能需要相當(dāng)高的計(jì)算需求和算法處理。許多負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)網(wǎng)關(guān)設(shè)備的設(shè)計(jì)人員面臨的挑戰(zhàn)是了解其計(jì)算需求的多樣性。某些應(yīng)用程序，尤其是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)部署中的應(yīng)用程序，可能涉及相當(dāng)復(fù)雜的電機(jī)控制或視覺(jué)處理任務(wù)。對(duì)于這些要求，不僅需要高水平的計(jì)算能力，還需要實(shí)時(shí)的確定性行為。雖然高端 CPU 通常是首選設(shè)備，但還有許多其他設(shè)備正在引起開(kāi)發(fā)人員的注意。其中之一是現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列 (FPGA)，由于其硬確定性功能，它正在快速獲得發(fā)展勢(shì)頭。那些不熟悉使用 FPGA 的人會(huì)面臨許多關(guān)于這些設(shè)備的復(fù)雜性、成本和耗電特性的神話。許多開(kāi)發(fā)人員認(rèn)為 FPGA 可能只適用于高度專(zhuān)業(yè)化、高成本的軍事系統(tǒng)，但目前的情況與這種情況完全不同。在當(dāng)今的云連接世界中，F(xiàn)PGA 的最大應(yīng)用是在數(shù)據(jù)中心應(yīng)用中，除了加速搜索功能外，它們還用于使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)深度學(xué)習(xí)技術(shù)進(jìn)行圖像識(shí)別搜索。那些不熟悉使用 FPGA 的人會(huì)面臨許多關(guān)于這些設(shè)備的復(fù)雜性、成本和耗電特性的神話。許多開(kāi)發(fā)人員認(rèn)為 FPGA 可能只適用于高度專(zhuān)業(yè)化、高成本的軍事系統(tǒng)，但目前的情況與這種情況完全不同。在當(dāng)今的云連接世界中，F(xiàn)PGA 的最大應(yīng)用是在數(shù)據(jù)中心應(yīng)用中，除了加速搜索功能外，它們還用于使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)深度學(xué)習(xí)技術(shù)進(jìn)行圖像識(shí)別搜索。毫無(wú)疑問(wèn)，精通構(gòu)建基于微控制器或微處理器的系統(tǒng)的嵌入式開(kāi)發(fā)人員在考慮使用 FPGA 時(shí)會(huì)被前面的學(xué)習(xí)曲線嚇倒。對(duì)大多數(shù)人來(lái)說(shuō)，顯著的區(qū)別在于從基于軟件的思維過(guò)程轉(zhuǎn)向硬件“門(mén)”方法。FPGA 被認(rèn)為是最接近設(shè)計(jì)定制 IC 的東西，它可以完全按照您的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，F(xiàn)PGA 本質(zhì)上是通用門(mén)和單元的空白畫(huà)布，使用硬件描述語(yǔ)言 (HDL) 編程或連接在一起的結(jié)構(gòu)（圖1）。學(xué)習(xí)數(shù)字邏輯的電子工程師會(huì)很快熟悉 FPGA 背后的基本概念，而其他人可能會(huì)發(fā)現(xiàn)有關(guān)該主題的在線進(jìn)修課程很有用。毫無(wú)疑問(wèn)，精通構(gòu)建基于微控制器或微處理器的系統(tǒng)的嵌入式開(kāi)發(fā)人員在考慮使用 FPGA 時(shí)會(huì)被前面的學(xué)習(xí)曲線嚇倒。對(duì)大多數(shù)人來(lái)說(shuō)，顯著的區(qū)別在于從基于軟件的思維過(guò)程轉(zhuǎn)向硬件“門(mén)”方法。FPGA 被認(rèn)為是最接近設(shè)計(jì)定制 IC 的東西，它可以完全按照您的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，F(xiàn)PGA 本質(zhì)上是通用門(mén)和單元的空白畫(huà)布，使用硬件描述語(yǔ)言 (HDL) 編程或連接在一起的結(jié)構(gòu)（圖1）。學(xué)習(xí)數(shù)字邏輯的電子工程師會(huì)很快熟悉 FPGA 背后的基本概念，而其他人可能會(huì)發(fā)現(xiàn)有關(guān)該主題的在線進(jìn)修課程很有用。Simon Monk 編寫(xiě)的 FPGA 編程Simon Monk 編寫(xiě)的 FPGA 編程。。圖 1：FPGA 設(shè)備的功能框圖。圖 1：FPGA 設(shè)備的功能框圖。隨著 FPGA 的使用在廣泛的應(yīng)用中獲得發(fā)展勢(shì)頭，有關(guān)它們的信息的可用性也在增加。這主要是由領(lǐng)先的 FPGA 供應(yīng)商推動(dòng)的，他們投入巨資提供免費(fèi)的開(kāi)源軟件工具，以幫助定義和加速設(shè)計(jì)流程。在 FPGA 架構(gòu)中集成 MCU 以創(chuàng)建 FPGA 片上系統(tǒng) (SoC) 設(shè)備進(jìn)一步幫助管理 FPGA 并將其集成到終端應(yīng)用中。極大地簡(jiǎn)化了學(xué)習(xí)和開(kāi)發(fā)過(guò)程，促進(jìn)了 FPGA 在更廣泛應(yīng)用中的使用，以及開(kāi)放社區(qū)論壇的發(fā)展。創(chuàng)客社區(qū)對(duì) FPGA 的采用也推動(dòng)了對(duì)其功能的興趣，并促成了一些眾籌 FPGA 評(píng)估板項(xiàng)目，例如 Mojo 和 Papilio。FPGA 制造商還努力通過(guò)創(chuàng)建在更廣泛的開(kāi)源社區(qū)中得到良好支持的開(kāi)發(fā)套件和評(píng)估板，使設(shè)計(jì)更易于訪問(wèn)。所有這些舉措共同創(chuàng)造了豐富的技術(shù)信息和支持資源，有助于鼓勵(lì)設(shè)計(jì)人員考慮他們的第一個(gè) FPGA 設(shè)計(jì)。隨著 FPGA 的使用在廣泛的應(yīng)用中獲得發(fā)展勢(shì)頭，有關(guān)它們的信息的可用性也在增加。這主要是由領(lǐng)先的 FPGA 供應(yīng)商推動(dòng)的，他們投入巨資提供免費(fèi)的開(kāi)源軟件工具，以幫助定義和加速設(shè)計(jì)流程。在 FPGA 架構(gòu)中集成 MCU 以創(chuàng)建 FPGA 片上系統(tǒng) (SoC) 設(shè)備進(jìn)一步幫助管理 FPGA 并將其集成到終端應(yīng)用中。極大地簡(jiǎn)化了學(xué)習(xí)和開(kāi)發(fā)過(guò)程，促進(jìn)了 FPGA 在更廣泛應(yīng)用中的使用，以及開(kāi)放社區(qū)論壇的發(fā)展。創(chuàng)客社區(qū)對(duì) FPGA 的采用也推動(dòng)了對(duì)其功能的興趣，并促成了一些眾籌 FPGA 評(píng)估板項(xiàng)目，例如 Mojo 和 Papilio。