Fpga e Arm per applicazioni a basso consumo

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Actel ha annunciato una nuova versione del core Cortex-M1 Arm per le Fpga della famiglia Igloo, una mossa che punta a conquistare quote crescenti nel mercato applicazioni portatili sfruttando le caratteristiche peculiari delle logiche programmabili Igloo (i più bassi consumi, package standard, costi

Nelle applicazioni dove il basso consumo di corrente è un aspetto importante (ovvero praticamente in tutti i dispositivi portatili alimentati a batterie) le Fpga fino ad oggi non sono state molto utilizzate; infatti, pur offrendo tutta la flessibilità necessaria a prodotti di largo consumo che spesso hanno cicli di vita piuttosto brevi con standard in evoluzione non sempre potevano rispettare appunto le esigenze di bassi consumi e le varie modalità di ottimizzazione in condizioni di stand-by, oppure si scontravano con altri requisiti di costo, di ingombro o di prestazioni.
Actel ha deciso di concentrarsi specificamente su questo mercato dalle grandi prospettive, dapprima con l'introduzione della nuova famiglia di Fpga a basso consumo Igloo ed ora proponendo una soluzione che implementa una combinazione del processore Arm Cortex-M1 su architettura Igloo in una soluzione a singolo chip che riduce costo, consumi, spazio su scheda e complessità di progetto.
In pratica, Actel propone il processore Arm Cortex M1 come core ottimizzato per la famiglia Igloo, in modo da offrire ai progettisti di sistema di disporre di una soluzione integrata tra microcontrollore e logica programmabile, utilizzando comunque una piattaforma che è di fatto uno standard industriale per numerose applicazione embedded e che può quindi far leva sull'ampia base installata di tool software e di progetto disponibili per l'architettura Arm, con ovvi vantaggi in termini di time-to-market e di costi di sviluppo dei prodotti. Inoltre, le logiche programmabili sono spesso la realizzazione prototipale che prelude a una implementazione Asic per le produzioni ad altissimi volumi; in questo senso la soluzione Cortex M1 è eccellente perché permette anche l'upgrade del software alle versioni M3 e agli altri prodotti della famiglia Cortex.
Actel ha inoltre adottato una strategia semplice e assolutamente trasparente per ciò che riguarda il problema della licenza per i core Arm. Il cliente che acquista una Fpga può scegliere, se lo desidera, la versione M1, che in pratica contiene già il codice necessario a sbloccare il core Arm, e in questo caso acquista anche la licenza del processore senza dover pagare null'altro. In altre parole è Actel a acquistare a pagare forfettariamente i diritti IP dei core Arm che poi cederà ai propri clienti come parte integrante delle Fpga ma con un prezzo tutto compreso, cioè senza chiedere un costo aggiuntivo di licenza; questo approccio "tutto compreso" è molto interessante, in particolare per le aziende più piccole, che non devono affrontare lunghe e complesse trattative legali per acquisire le licenza relative alla proprietà intellettuale del core, cosa che dovrebbero fare se scegliessero invece le Fpga di altre aziende che pure offrono la possibilità di integrare il core Arm.

Fpga Igloo abilitate M1
Il vero punto di forza della famiglia Igloo e quindi anche della soluzione Cortex M1, è che si tratta di dispositivi interamente basati su memoria Flash che non richiedono un ciclo iniziale di configurazione all'accensione. Trattandosi di Fpga non volatili, i chip mantengono la configurazione anche se non alimentati e quindi non consumano neppure una minima corrente di mantenimento. Le Fpga Igloo hanno un consumo statico che è oltre 200 volte inferiore rispetto a quelli dei dispositivi concorrenti attualmente sul mercato, e permettono quindi una durata delle batterie da 5 a 10 volte superiore. Il core Cortex-M1 ha corrente operativa e dissipazione statica molto basse, con soli 24µA in condizione statica e 3µA in modalità "sleep". L'innovativa modalità Flash*Freeze di Igloo, che permette di entrare e uscire facilmente dalla modalità di consumo ultra basso mantenendo i dati di SRAM e registro, riduce la corrente quiescente a 20µA. La modalità Flash*Freeze permette anche cicli istantanei di on/off del core Cortex-M1, per ottimizzare le prestazioni mantenendo al minimo il consumo energetico. Funzionando sia a 1,2 V sia a 1,5 V, i dispositivi Fpga Igloo permettono di ridurre il consumo dinamico del 35% nel funzionamento a 1,2 V.
Il processore Cortex-M1 è inizialmente disponibile per l'uso su dispositivo Igloo M1AGL600 da 600.000 gate di Actel. Dotato di prestazioni a 32 bit e consumando solo il 33% dello spazio disponibile sul dispositivo, il processore fornisce il giusto bilanciamento fra dimensione e velocità, offrendo allo stesso tempo un ampio spazio per la personalizzazione. Il chip dispone anche di 108 kbit di Sram e di 235 I/O. Naturalmente Actel prevede di rendere disponibili il core Cortex M1 anche su altri chip della famiglia Igloo, in tempi brevi.

Primo obiettivo memorizzazione portatile
Per sostenere la propria strategia focalizzata sulle soluzioni per applicazioni portatili, Actel ha presentato, contestualmente al nuovo Igloo M1, tre differenti piattaforme per dimostrare come i controllori di memorizzazione e le interfacce possano essere programmati su Fpga mantenendo una completa integrazione di sistema con i processori leader dell'industria, come il Marvell PXA e il Freescale i.MX.
La prima piattaforma, destinata a telefoni intelligenti, dispositivi Gps o Pda, è una scheda figlia di memorizzazione per il Kit di Sviluppo della piattaforma palmare PXA 300/310 “Littleton” di Marvell Semiconductor. Igloo AGL600 di Actel, contenuto su questa scheda sviluppata congiuntamente con Arasan Chip Systems, amplia la capacità del processore, permettendo a Igloo di comportarsi come una funzione ponte e fornire addizionale supporto periferico per gli standard di memorizzazione SD, MicroSD e CE-Ata.
Una seconda scheda, con piena dotazione di piattaforma di sviluppo processore Freescale i.MX27 da iWave Systems, può dimostrare l'efficienza del dispositivo Fpga Igloo AGL125 come controllore SD/MMC o CE-Ata a consumo ultra basso per applicazioni Pda, terminali Pos, dispositivi per comunicazione dati in ambienti difficili e Gps.
Usando i dispositivi Flash a basso consumo di Actel, PalmChip offre una scheda figlia di memorizzazione per fotocamere, telefoni intelligenti ed applicazioni di sicurezza e sorveglianza. Il dispositivo Fpga di Actel serve come ponte fra bus del processore ed interfacce multiple di memorizzazione, incluse Ata 6, CE-Ata, SD 1.1/2.0, MMC, CompactFlash 3.0 e CardBus 2.1/Pcmcia. Mentre la piattaforma include il processore Marvell PXA 270, la soluzione serve anche come progetto di riferimento per processori X-Scale e Arm.
Accanto alle schede di memorizzazione sono disponibili, core IP di memorizzazione flash ed interfacce ponte multiple disponibili dai partner CompanionCore di Actel, Arasan, iWave e PalmChip. Le soluzioni HDD includono Ata, Atapi e CE-Ata. Per la memorizzazione flash, le soluzioni includono CompactFlash, SD/MMC, Managed Nand e Nand flash control.

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