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1、I技术前沿l Frontier Technology 打破硬件至上的观念 IAum公司ll Rob Evans 产品的硬件开发在今天尽管依然重要，但 是它对于产品与众不同的帮助是微乎其微。目 前设计价值以及设计的主要工作侧重在可决定 竞争优势的软设计上，这也正是当今产品的真正 IP“器件智能性”。然而在传统的设计流 程中，设计初始阶段的目标是创建可支持这些 软件设计的硬件原型机。在硬件原型机没有制 造出来之前我们不能进行任何有意义的软件开 发。因此我们必须先做出一系列决定来确定所 有关键器件，然后把它们设计成并且制造出来 合适的硬件原型机。 不幸的是，合适硬件原型机的设计就像买 彩票一样没法令
2、人把握，因为它支持的“软” 元素还没开发出来。随着软件开发的不断深 入，硬件原型机所必要的功能才变得也越来越 清晰。然而事实上是，我们在设计原型机之 前，它的功能就早巳固定下来。 例如，设计有可以从不同类型的微处理器 或可编程器件获益(实际上离开它们无法实 现)。我们可以有两种选择：使用修正过的硬 件原型机(很可能需要一系列硬件原型机)， 以便达到预期的产品性能与功能；要么就要以 牺牲最终结果为代价坚持使用原来的硬件。 实际情况是预先确定的硬件平台会妨碍核心 设计功能，而对其进行修改又会严重拖延产品 开发。 摆正硬件位置 在众多方面，这种产品开发方案都已经极 其落后了。传统设计流程，尤其是基于
3、FPGA厂 商所提供的嵌入式设计工具的设计流程会让上 述问题雪上加霜，因为它们要求采用有顺序的 限制性的方法来做产品设计。而整个流程是基 于一系列离散的和独立的设计工具之上的。每 个完成任务在提交到下一个工具之前，都要对 其做相应的转换以便适应下一个工具，而且物 理硬件器件的选择也受制于相关厂商工具派生 出来局限性。 简而言之，实施以软件为核心的产品设计 的最大障碍是在现有工具和设计流程中软件设 计已经被物理硬件严重的束缚了。因此，我们 需要的是采取另外的方法处理决定产品功能与 竞争价值的器件智能IP的设计，使其脱离为 其提供支持的硬件平台与器件。 高级设计工具 能够让设计人员放飞灵感去创造产
4、品关键 露圈 C删I技术前沿I Frontier Technology 功能的设计系统首先要是独立于FPGA厂商或器 件。与器件厂商提供的传统IDE工具套件不同 的是， “第三方”的嵌入式开发系统使设计人 员能够自由选择和更改可编程器件，以适应开 发中的软件，而不是相反的办法。 这样的系统可以为所支持的每个可编程器 件提供相匹配的驱动程序文件和硬件库。驱动 程序可以自动为设计系统提供全面的目标架构 知识，如编程信息、引脚接口能力以及边界扫 描数据等；而库文件可以提供用于相关器件的 物理模型与图形模型。此外，具有可更换器件 电路板的硬件开发平台为开发系统提供了更加 强大的支持，从而使整个设计系统
5、快速自适应 当前的可编程器件。 传统设计流程中，改变FPGA意味着需要 做大量的重复设计工作才能适应新的可编程器 件。需要更改的诸如定时要求、布线数据以及 端口至引脚的映射等设计到器件目标信息，是 包含在源设计文件之中。如果将此类链接信息 保存在独立的设计“限制”文件中，就可以实 现灵活配置目标FPGA芯片。新的限制文件可以 将设计定位到不同的FPGA芯片，保证大量源设 计保持不变的前提下实现设计独立于其嵌入的 器件。 更广泛的多器件兼容方案可以进一步扩展 到嵌入式IP库集。如果IP库中的功能块与器 件经过预先合成与验证，并且能够适应所有器 件的架构，那么基于这些现成IP库的嵌入式系 统开发变
6、得异常容易，我们不必担心底层器件 架构。这种软IP包括了功能逻辑模块、微处理 器、外设与存储器，可以说我们需要的一切均 已具备，根本无需再考虑硬件平台开发了。 让设计中的软元素摆脱硬件束缚的另一 个层面是在嵌入式硬件设计本身实现设计抽象 层。符合Wishbone OpenBUS标准的库器件包含 了连接处理器、存储器和外设之间“标准化” 的接口，从而简化和加快设计进程。此外，基 于库的硬件接口内核，以用于“环绕”预定义 的处理器与外设，在硬件接口与硬件Wishbone 基础电子l20106 总线之间提供了一个隔离层。然后可由系统而 非设计人员来处理低级的复杂的硬件接口。 这些可配置硬件接口内核允
7、许在设计中轻 松引入第三方或厂商IP核(甚至分立的硬件处理 器)，并且可以随意更换它们。不同处理器IP核 的更换对周围硬件影响很小，而且在用于支持 的所有处理器的编译程序工具链的支持下，嵌 入式软件可以保持原封不动。同样，核心的智 能设计与物理硬件及嵌入式硬件不存在过多关 联，这样可以降低设计的复杂性，并且允许在 设计后期再做出硬件决策。 上述方式简化了嵌入式硬件结构和设计 过程，意昧着能够轻松创建和更改基于处理器 的复杂嵌入式系统。软硬件之间的分割更加灵 活，并且可以在整个设计周期进行划分而不在 嵌入式开发过程一开始就把它固定下来。另 外，还提供了将软件算法转换成硬件的可能 性，从而能够根据
8、实际需要对比和选择软硬件 的实现方法。 灵活实现创新 利用高级“抽象”接口系统有机会提高嵌 入式设计输入系统本身的抽象水平。原因是已 经隐藏了硬件架构的复杂性，而且无需重新设 计即可更改核心硬件与元器件。最重要的是已 经让基于软件的功能设计摆脱了硬件平台的束 缚。现在是由设计系统来处理底层设计问题， 因而设计者注意力就可以集中到利用高层次的 开发系统设计项目的核心功能元素。 从实践层面来看，晦涩的HDL输入可以让 位于能够提供高层次抽象水平的嵌入式设计输 入系统。这样就可以采用图形化流程图方案， 甚至采用原理图系统，采用大家熟悉的方式移 动和互连IP功能模块。 配合使用采用软件层来隔离并配置底
9、层 硬件的开发系统，高级的嵌入式设计输入系统 可以直接处理能够定义产品功能性的嵌入式元 素。硬件平台不再是主要考虑事项，可以设计 一蜃譬 l技术前沿l Frontier Technology 后期处理，在产品形式与功能已经开发成熟后 再进行处理。 此外，功能设计与物理硬件的隔离还可以 带来高层次的设计可移植性，多种硬件配置的 设计也可以轻松实现。由于价值所在的核心设计 IP在很大程度上独立于为其提供支持的硬件，因 而可以在不同硬件平台上实施核心设计。这将 带来诸多选择的好处，如更高的性能、更简便 的实施以及更低的成本。而每次的变更时只需 很少、甚至不需要再设计，因为设计项目的嵌 入式智能与物理
10、硬件不存在内在联系。 注定成功的系统 提高设计抽象水平的好处远远超过了仅提 供可访问性更高的设计输入系统。当抽象水平 达到由“智能”软件层处理硬件复杂性(而非 单纯隐藏起来)的系统水平时，则功能设计的 过程与实施它所依赖的物理硬件完全分离。 此外，如果嵌入式开发系统与物理硬件设计 工具共存在一体化的产品开发系统中，则高层次 的设计过程可以遍布整个设计环境。整个设计采 用单个设计模型，因此元器件与连接性可以在所 有领域得到体现。例如，FPGA器件上的一个变 更的，高层次系统会将它反映在物理硬件层面和 嵌入式硬件层面的重新配置上。 最终我们可以得到一个既优化又简化了的设 计系统。高层次的设计抽象，
11、当实现贯穿于整个 设计系统时，我们不需要再先定义和创建物理硬 件，然后再开发产品中由软件定义的功能智能。 可持续的产品差异化源于设计中实施的独特 的“软”功能性，而非其所驻留的物理硬件的特 性。当今的电子产品设计工具必须提供能够让功 能性摆脱预定义硬件平台枷锁的高层次系统，从 而才能使设计人员集中精力创造面向未来的、高 智能化的产品。圃 材料到节能橡塑机械的一站式便捷采购平台， ； 并对展会给予高度的评价。 “CHINAPLAS国际橡塑展”专业品质对 i 观众的向心力亦不容小觑，观众构成广泛分布 在电子信息及电器、汽车、包装、建筑、玩 脉搏，关注制造业中的环保话题和低碳经济， 于展会首三天推出以“绿色制造共塑未来”为 主题的高端系列“绿色橡塑行业论坛”，向塑 料橡胶行业及用家企业传达最新的橡塑发展趋 势。
