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扩大 FPGA 对物联网开发的吸引力
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2022-11-28
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随着物联网应用程序的采用势头越来越大，嵌入式开发社区面临的压力也越来越大，需要平衡可用计算资源、延迟、成本和每个设计的大小。由于其实时性，对云连接的关注也被视为对某些开发的挑战，从而导致混合“雾”计算方法。配置本地网关以为雾方法提供本地云方面可能需要相当高的计算需求和算法处理。许多负责开发网关设备的设计人员面临的挑战是了解其计算需求的多样性。某些应用程序，尤其是工业物联网部署中的应用程序，可能涉及相当复杂的电机控制或视觉处理任务。对于这些要求，不仅需要高水平的计算能力，还需要实时的确定性行为。虽然高端 CPU 通常是首选设备，但还有许多其他设备正在引起开发人员的注意。其中之一是现场可编程门阵列 (FPGA)，由于其硬确定性功能，它正在快速获得发展势头。随着物联网应用程序的采用势头越来越大，嵌入式开发社区面临的压力也越来越大，需要平衡可用计算资源、延迟、成本和每个设计的大小。由于其实时性，对云连接的关注也被视为对某些开发的挑战，从而导致混合“雾”计算方法。配置本地网关以为雾方法提供本地云方面可能需要相当高的计算需求和算法处理。许多负责开发网关设备的设计人员面临的挑战是了解其计算需求的多样性。某些应用程序，尤其是工业物联网部署中的应用程序，可能涉及相当复杂的电机控制或视觉处理任务。对于这些要求，不仅需要高水平的计算能力，还需要实时的确定性行为。虽然高端 CPU 通常是首选设备，但还有许多其他设备正在引起开发人员的注意。其中之一是现场可编程门阵列 (FPGA)，由于其硬确定性功能，它正在快速获得发展势头。那些不熟悉使用 FPGA 的人会面临许多关于这些设备的复杂性、成本和耗电特性的神话。许多开发人员认为 FPGA 可能只适用于高度专业化、高成本的军事系统，但目前的情况与这种情况完全不同。在当今的云连接世界中，FPGA 的最大应用是在数据中心应用中，除了加速搜索功能外，它们还用于使用神经网络深度学习技术进行图像识别搜索。那些不熟悉使用 FPGA 的人会面临许多关于这些设备的复杂性、成本和耗电特性的神话。许多开发人员认为 FPGA 可能只适用于高度专业化、高成本的军事系统，但目前的情况与这种情况完全不同。在当今的云连接世界中，FPGA 的最大应用是在数据中心应用中，除了加速搜索功能外，它们还用于使用神经网络深度学习技术进行图像识别搜索。毫无疑问，精通构建基于微控制器或微处理器的系统的嵌入式开发人员在考虑使用 FPGA 时会被前面的学习曲线吓倒。对大多数人来说，显着的区别在于从基于软件的思维过程转向硬件“门”方法。FPGA 被认为是最接近设计定制 IC 的东西，它可以完全按照您的要求进行设计，FPGA 本质上是通用门和单元的空白画布，使用硬件描述语言 (HDL) 编程或连接在一起的结构（图1）。学习数字逻辑的电子工程师会很快熟悉 FPGA 背后的基本概念，而其他人可能会发现有关该主题的在线进修课程很有用。毫无疑问，精通构建基于微控制器或微处理器的系统的嵌入式开发人员在考虑使用 FPGA 时会被前面的学习曲线吓倒。对大多数人来说，显着的区别在于从基于软件的思维过程转向硬件“门”方法。FPGA 被认为是最接近设计定制 IC 的东西，它可以完全按照您的要求进行设计，FPGA 本质上是通用门和单元的空白画布，使用硬件描述语言 (HDL) 编程或连接在一起的结构（图1）。学习数字逻辑的电子工程师会很快熟悉 FPGA 背后的基本概念，而其他人可能会发现有关该主题的在线进修课程很有用。Simon Monk 编写的 FPGA 编程Simon Monk 编写的 FPGA 编程。。图 1：FPGA 设备的功能框图。图 1：FPGA 设备的功能框图。随着 FPGA 的使用在广泛的应用中获得发展势头，有关它们的信息的可用性也在增加。这主要是由领先的 FPGA 供应商推动的，他们投入巨资提供免费的开源软件工具，以帮助定义和加速设计流程。在 FPGA 架构中集成 MCU 以创建 FPGA 片上系统 (SoC) 设备进一步帮助管理 FPGA 并将其集成到终端应用中。极大地简化了学习和开发过程，促进了 FPGA 在更广泛应用中的使用，以及开放社区论坛的发展。创客社区对 FPGA 的采用也推动了对其功能的兴趣，并促成了一些众筹 FPGA 评估板项目，例如 Mojo 和 Papilio。FPGA 制造商还努力通过创建在更广泛的开源社区中得到良好支持的开发套件和评估板，使设计更易于访问。所有这些举措共同创造了丰富的技术信息和支持资源，有助于鼓励设计人员考虑他们的第一个 FPGA 设计。随着 FPGA 的使用在广泛的应用中获得发展势头，有关它们的信息的可用性也在增加。这主要是由领先的 FPGA 供应商推动的，他们投入巨资提供免费的开源软件工具，以帮助定义和加速设计流程。在 FPGA 架构中集成 MCU 以创建 FPGA 片上系统 (SoC) 设备进一步帮助管理 FPGA 并将其集成到终端应用中。极大地简化了学习和开发过程，促进了 FPGA 在更广泛应用中的使用，以及开放社区论坛的发展。创客社区对 FPGA 的采用也推动了对其功能的兴趣，并促成了一些众筹 FPGA 评估板项目，例如 Mojo 和 Papilio。
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