刘春雅

（陕西国防工业职业技术学院，陕西 西安 710300）

1 概述

数字信号处理领域内较为典型的应用为ADC高速数据采集及处理，由中端或高端FPGA 完成若干通道的ADC 接口逻辑，数据接收后进入FPGA 逻辑，之后再进行诸如FIR 滤波、FFT 运算等数字信号处理。处理后的一些相关信息及运算结果需要通过支持TCP/IP 协议的以太网GE 口、USB、CAN 等接口发送至上位机、存储单元或其他设备，而支持TCP/IP 协议的以太网GE 口、USB、CAN 等接口都带有协议解析部分的处理，这在传统的纯FPGA 逻辑内很难实现对这部分协议的解析和处理。在很多对小型化、低功耗等一些设计指标约束条件较高的场合，传统的单FPGA 架构的方案就会显得难以适从。

2 SoC FPGA 的特点

CycloneV SoC FPGA 是Intel PSG 推出的一款在单芯片上集成了ARM 双核Cortex-A9 处理器和FPGA 逻辑的真正意义上的SoC 芯片。它的出现正好能够解决上述问题，单芯片ARM+FPGA 的架构不仅能够完成以前FPGA 所擅长的ADC 接口及数字信号处理等功能，还可以通过片上内部的ARM来实现以太网GE 口、USB、CAN 等不太好使用FPGA 去实现的一些接口，不仅如此还能够利用ARM 运行嵌入式操作系统完成复杂的单板事务流程控制及管理、人机交互界面等。单芯片的SoC 方案对设备小型化、低功耗化的设备发展方向提供了有力的帮助。

SoC FPGA 内部的ARM 侧和FPGA 侧的数据通信是由3 个桥实现的，分别是H2F_AXI_Master桥，用于完成HPS（即Hard Processor System，HSP 为包含了ARM 双核Cortex-A9 处理器、FLASH 及SDRAM 控制器及诸多外设接口等在内的一整套完整的硬核CPU 系统）向FPGA 发起数据读写操作；F2H_AXI_Slave 桥，用于完成FPGA 向HPS 发起数据读写操作；H2F_LW_AXI_Master 桥，用于HPS 向FPGA 发起一些控制指令或较小带宽数据读写。……