Actel(愛特)的IDPM" title="IDPM">IDPM解決方案在單芯片內(nèi)整合了32位ARM Cortex" title="Cortex">Cortex-M1微處理器、閃存,、SRAM,、模擬功能、振蕩器,、多項(xiàng)外設(shè),，以及大量的用戶邏輯空間。該平臺(tái)為模塊化可擴(kuò)展架構(gòu),，包含一個(gè)很容易擴(kuò)展的基本解決方案,，能夠控制多達(dá)32個(gè)數(shù)字負(fù)載點(diǎn)(digital point-of-load, DPOL)電源。Actel的FPGA工具套件" title="FPGA工具套件">FPGA工具套件可使軟硬件的修改變得十分簡(jiǎn)單,，從而加快集成速度,，縮短上市時(shí)間,。
可復(fù)用的集成式解決方案
功率管理解決方案必須功能強(qiáng)大、結(jié)構(gòu)緊湊,，并易于復(fù)用,。Actel的IDPM設(shè)計(jì)解決方案以單芯片的形式提供功能齊全的功率管理器，很容易通過(guò)修改來(lái)支持各種不同的板上功率要求,。由于該設(shè)計(jì)執(zhí)行數(shù)字負(fù)載點(diǎn)電源,，并使用Fusion FPGA的嵌入式閃存，故只需極小的工程工作量就可以被復(fù)用,。新的設(shè)計(jì)只需在基本功率管理器設(shè)計(jì)中增加所需的DPOL,，并在Fusion FPGA內(nèi)部的快閃資源中創(chuàng)建并存儲(chǔ)設(shè)計(jì)專用的功率參數(shù)即可。
圖1所示為一個(gè)典型的IDPM系統(tǒng),。該系統(tǒng)包含了一個(gè)帶有多達(dá)32個(gè)DPOL,，并連接標(biāo)準(zhǔn)SMBus的Actel Fusion FPGA。
這種FPGA的一個(gè)實(shí)例是帶有一組支持外設(shè)(與ARM本地總線連接)的基于ARM Cortex-M1的微處理器,。FPGA 中的1MB閃存可用于ARM程序代碼和設(shè)計(jì)專用功率參數(shù)的非易失性存儲(chǔ),。設(shè)計(jì)專用參數(shù)是板上功率設(shè)計(jì)的獨(dú)有特性，其中包含DPOL器件數(shù)目,、DPOL SMBus地址,、DPOL配置數(shù)據(jù)、序列信息及其它設(shè)計(jì)專用數(shù)據(jù),。執(zhí)行命令后,，ARM處理器便會(huì)啟動(dòng)、讀取設(shè)計(jì)專用參數(shù),，并通過(guò)SMBus對(duì)POL器件進(jìn)行排序,。只要板卡上電，IDPM就會(huì)監(jiān)控所有的電源軌,，報(bào)告/記錄任何異常情況,，執(zhí)行綠色政策，并響應(yīng)功率系統(tǒng)控制和系統(tǒng)微處理器的狀態(tài)查詢,。
在這種架構(gòu)中,，子卡支持十分簡(jiǎn)單?？梢酝ㄟ^(guò)把SMBus路由到子卡,，使子卡成為基卡設(shè)計(jì)的擴(kuò)展卡。另外,，可通過(guò)將基卡功率管理器的簡(jiǎn)化版以實(shí)例化方式加載到小尺寸Fusion器件中,，以實(shí)現(xiàn)獨(dú)立式的子卡架構(gòu)。這個(gè)管理器包含了一個(gè)簡(jiǎn)單的狀態(tài)機(jī)，可以根據(jù)存儲(chǔ)在閃存中的設(shè)計(jì)專用參數(shù)對(duì)子卡DPOL進(jìn)行排序,。一旦排序完成,，基卡管理器就能夠監(jiān)控子卡功率。由于不是所有的功率管理解決方案都是完全數(shù)字化的,，Actel Fusion FPGA 包含了一個(gè)專用的模擬模塊,，用以控制任何模擬類型的負(fù)載點(diǎn)或低壓降調(diào)節(jié)器(drop-out regulators, LDO)。
Fusion模擬模塊完全支持模擬電源的裕量設(shè)置和調(diào)整功能(Margining and trimming),，而Actel現(xiàn)已提供執(zhí)行這些功能的IP。
Fusion FPGA具有所有單芯片解決方案所需的各種附加器件,，包括用于程序執(zhí)行的內(nèi)部SRAM,、帶PLL-based時(shí)鐘管理的內(nèi)置振蕩器、為定制功能預(yù)留的大量FPGA空間,，以及為FPGA內(nèi)核供電的內(nèi)部1.5 V 調(diào)節(jié)控制器,。
Actel Fusion的快閃技術(shù)具有即時(shí)啟動(dòng)能力，可為這種解決方案提供穩(wěn)健性和可靠性,。不同于需要上電配置的基于SRAM解決方案,，F(xiàn)usion上電即行，因此可確?？煽康纳想娭芷谛袨?。基于快閃解決方案的另一大主要優(yōu)點(diǎn)是該技術(shù)對(duì)單事件翻轉(zhuǎn)(single-event upset, SEU) 具備固有耐受能力,。在地面應(yīng)用中,，Actel Fusion 器件對(duì)SEU不敏感，從而擁有超高的可靠性,。許多 IDPM 設(shè)計(jì)特性都有助于提高可靠性,，比如：足夠的片上閃存，可存儲(chǔ)多個(gè)代碼和數(shù)據(jù)圖像,，實(shí)現(xiàn)備份圖像支持;可用的錯(cuò)誤校正碼(Error Correction Code, ECC) 保護(hù)的SRAM IP;以及帶有智能重啟功能的穩(wěn)健微處理器看門狗定時(shí)器,。所有這些特性結(jié)合在一起，可為功率管理解決方案奠定堅(jiān)固的基石,。
優(yōu)勢(shì)
IDPM子系統(tǒng)帶來(lái)的好處涉及產(chǎn)品壽命周期的每個(gè)部分,，包括：簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)工程、原型調(diào)試和認(rèn)證測(cè)試,，降低制造成本,，減少RMA故障分析，以及實(shí)現(xiàn)大量定制特性,。
目前許多設(shè)計(jì)都利用了DPOL器件的可編程性;不過(guò),，在制造流程中，對(duì)DPOL的處理方式類似于PLD，一旦被編程,，它們就分配到一個(gè)獨(dú)立的OEM部件編號(hào),，以示區(qū)別。這一步驟將增添管理負(fù)擔(dān),，并可能增加庫(kù)存成本,，具體取決于制造工藝。此外,，對(duì)這些部件進(jìn)行編程是一個(gè)額外的成本高昂的制造步驟,。IDPM解決方案則把所有DPOL圖像保存在FPGA閃存中?？瞻灼骷杀话惭b在板卡上,，當(dāng)IDPM電路首次上電時(shí)，它可以對(duì)全部DPOL進(jìn)行自主編程,。這就解決了上述所有問(wèn)題,，同時(shí)簡(jiǎn)化了壞DPOL的替換過(guò)程，因?yàn)橹恍栌眯碌目瞻灼骷鎿Q壞的 DPOL芯片即可,。當(dāng)IDPM上電時(shí),，它會(huì)檢測(cè)空白DPOL并對(duì)之進(jìn)行編程。
Fusion FPGA中的IDPM設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)輕松靈活的現(xiàn)場(chǎng)可重編程性,。對(duì)上電順序和控制的修改一般表現(xiàn)為閃存中存儲(chǔ)的參數(shù)文件的變化,。閃存的重新編程方式有多種：可以經(jīng)由UART從帶ARM處理器支持的線卡CPU，或者是經(jīng)由JTAG端口通過(guò)傳統(tǒng)的ISP下載新文件,。在圖1所示的典型設(shè)計(jì)中,，1MB的嵌入式閃存可從邏輯上劃分為兩個(gè)相等部分。第一部分包含電源參數(shù)文件和應(yīng)用代碼,。第二部分可用于這些文件的現(xiàn)場(chǎng)升級(jí),。上電后，ARM啟動(dòng)加載程序檢測(cè)最新的有效電源參數(shù)文件和應(yīng)用代碼,，并執(zhí)行之,。這種兩分化方案可以始終確保有有效的參數(shù)文件和應(yīng)用圖像可用。通過(guò)下載新的應(yīng)用代碼就可以輕松增加系統(tǒng)功能性和客戶可用特性,。
目前新的ASIC設(shè)計(jì)開始考慮采用工藝相關(guān)電壓,，以提高良率。讓ASIC工作在核心電壓(±額定值的百分之幾,，具體取決于它落在良率曲線的何處)下,，可以產(chǎn)出更多的芯片。IDPM 能夠從每一個(gè)ASIC讀取出位處理信息,，并設(shè)置適當(dāng)?shù)暮诵碾妷骸?/p>
最后,，客戶需要的特性和功能越來(lái)越多，而基于微處理器的 IDPM 能夠通過(guò)軟件來(lái)處理其中大部分問(wèn)題。IDPM擁有能夠?qū)崿F(xiàn)先進(jìn)系統(tǒng)監(jiān)控,、事件記錄以及綠色功率控制的所有功能,，這使它成為新的電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理想選擇。
總結(jié)
目前的復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要功能強(qiáng)大且高效的功率管理來(lái)實(shí)現(xiàn)客戶要求的先進(jìn)功能,。智能化功率管理對(duì)滿足綠色倡議要求和最小化功耗至關(guān)重要,。Actel的可重編程快閃Fusion FPGA系列提供了一個(gè)可構(gòu)建智能化、可靠且緊湊的功率管理器的理想平臺(tái),。愛特公司擁有世界一流的工具,、參考設(shè)計(jì)、軟硬件IP和支持團(tuán)隊(duì),，可讓用戶立刻啟動(dòng)和運(yùn)行功率管理設(shè)計(jì),。