Integrando para reducir

En los últimos tiempos, distintas compañías dedicadas a la fabricación de dispositivos de lógica programable (FPGAs y CPLDs) han lanzado al mercado productos con una arquitectura novedosa que supone una clara evolución de los SoC (System on Chip) FPGA tradicionales, donde ahora, la parte software tomará un papel destacado en los diseños.

La arquitectura SoC FPGA consiste en integrar una FPGA y otros módulos dentro de un mismo encapsulado o chip con el objetivo de reducir los costes y el tamaño de los sistemas. La progresiva evolución de la arquitectura SoC FPGA ha llegado al punto de poder ofrecer un procesador hardware potente con arquitectura ARM, gran variedad de periféricos, interfaces estándar (I2C, CAN, GPI, SPI, AMBA…), controladores de memoria y, por supuesto, una FPGA para albergar los diseños de usuario. Además, todos estos componentes están interconectados por líneas de alta capacidad permitiendo comunicaciones de gran velocidad.

El notable avance de esta tecnología se ha producido en parte para implementar de forma más cómoda distintas aplicaciones demandadas por el mercado, tales como: interfaces para sensores, protocolos de comunicaciones, estándares de comunicación, estaciones base LTE, aplicaciones de seguridad, analizadores de vídeo en HD, procesado de vídeo e imagen y procesado de señal.
Hasta la fecha, para integrar código software en los diseños de dispositivos programables debíamos recurrir a:

• Implementar un procesador con los elementos lógicos de la FPGA, lo que consume gran cantidad de recursos y no alcanza frecuencias de trabajo demasiado altas.
• SoCs que integran un procesador sencillo junto con la FPGA, cuya capacidad no es suficiente para los requisitos de muchas aplicaciones actuales.

Como se muestra en la figura, el empleo de procesadores embebidos en los diseños de FPGAs se ha incrementado monótonamente durante la década pasada y se espera que supere el 50% para el año 2014. Además de facilitar la implementación de múltiples aplicaciones, la otra principal ventaja que aporta la evolución de la arquitectura SoC FPGAs es la reducción de costes:

• Reducen el consumo de potencia, debido a la optimización de los periféricos y a la posibilidad de apagar la FPGA en los periodos en los que sea posible.
• Reducen el Time to Market debido a la gran cantidad de periféricos e interfaces con las que cuenta esta arquitectura además de la flexibilidad que ello conlleva.
• Los periféricos embebidos también dejan más recursos para los diseños de usuario, por lo que se reducen los elementos lógicos necesarios en la FPGA.

Gradiant está al corriente de la evolución y los beneficios que aporta esta arquitectura, motivo por el cual se está teniendo en cuenta su aplicación en distintos proyectos actualmente en desarrollo.