FPGA+CPU的单片集成相较于传统应用的优势明显

（文章来源：EEPW）

基于FPGA的CPU集成将带来的一些潜在优势包括：更易于满足大多数系统的功能性需求;潜在的改善了系统的性能;在某些应用中的灵活性和可升级性大大提高;处理器到外设的接口能够得到优化;软硬件互联的接口性能获得极大的提升;有利于设计的重用和新设计的快速成型;简化单芯片甚至整板的PCB布局布线。

FPGA+CPU的单片集成相较于传统应用的优势由此可见一斑，但从另一个角度看，正如CPU从单核到多核演进在延续着摩尔定律的“魔咒”，FPGA+CPU的强势出击更像是并行处理在嵌入式应用中的大行其道。

延续一贯的作风，Xilinx和Altera在其嵌入CPU的FPGA器件上都不约而同地选择了性能出色的ARM Cortex-A9内核，可见他们目前瞄准的市场趋向于中高端应用客户。而在低端应用方面，即便是网络爆炸的时代，默默无闻的Capital-Micro公司依然不为广大工程师们所熟知，但他们开发的可重构系统芯片CsoC(Configurable SoC)却悄然无声地在中低端市场应用中杀出了一片血路。值得一提的是，这是一家地地道道的中国本土FPGA厂商。

从1971年Intel的第一片4位处理器问世至今恰好已有40个年头，虽然嵌入式行业经历了翻天覆地的巨变，但即便你认为它是“土得掉牙”却简单实用的8位MCS-51单片机却依然独树一帜，尤其是在国内的整个工控行业中还是有着很强的生命力。

从05年成立至今，Capital-Micro先后推出了Astro和AstroII两代CSoC。其内嵌的8051在两代器件上分别可以稳定地运行到100MHz和150MHz。虽然由于FPGA制造工艺还处于0.13um，大大制约了逻辑性能，但目前的这两代产品至少可以满足包括步进电机控制、LCD驱动控制、接口扩展、LED控制卡、微型打印机在内的工业应用需求。

从器件的内部架构上来看，如图2所示，AstroII中不仅有同类产品中堪称性能“卓越”的8051硬核，也集成了一些常见的外设如定时器、看门狗、UART、IIC和SPI等。当然，8051的程序启动也完全采取了类似很多ARM的直接映射(Fully Shadowed)方式，确保读写缓慢的ROM不再成为制约CPU性能的瓶颈。而8051与FPGA的互联方面，不仅可以使用8051的EMIF寻址(23位宽可寻址地址总线)，4K×8bit的DPRAM也是高速数据传输的不错选择，并且在这些互联接口上都已经固化好了同步逻辑，无需设计者浪费精力。此外，从最廉价的晶体时钟支持，到I/O数量的最大化，再到其平易近人的价格，无不向我们展示着这款国产芯片的“经济适用”。