在选择合适的 SoC FPGA 时体系结构的重要性

集成降低功耗
新电子应用对功耗的要求越来越高——不仅仅是手持式设备，而且还有汽车应用，甚至是服务器机架等，这些都有很大的功耗和散热预算。SoC FPGA 器件是可行的解决方案，帮助嵌入式开发人员实现其功耗预算。
如图 3 所示，在一片 SoC FPGA 中集成处理器和 FPGA 组件能够把系统功耗降低 10%到 30%。I/O在器件之间传送信号，通常需要较高的电压，是应用中最耗能的组件。

图 3.在一片 SoC FPGA 中集成处理器和 FPGA，共享外部存储器接口，减少了高功耗的芯片间I/O 连接。

简单的集成不但降低了功耗，Cyclone V SoC 还具有时钟选通和调整等低功耗模式。处理器和FPGA 还有独立的电源平面，支持应用程序完全关断 FPGA 供电，而保持处理器工作，监视任何中断。

为优化功耗，SoC 设计与电源设计的关系越来越密切。在系统级，电源供电设计有时候要比 SoC器件本身功耗更大。这些系统的难点在于怎样在减小电源供电布局和提高供电效率之间达到均衡。有很多电源供电选择为Cyclone V SoC 提供支持，高级 DC-DC 电源转换器技术也为其提供支持，支持设计人员满足严格的功耗预算和空间限制要求。Altera 提供 Enpirion 电源模块新产品，非常适合满足基于 SoC FPGA 的嵌入式系统的空间和效率限制要求。

熟悉的开发工具支持 SoC FPGA
集成了前沿 ARM 应用处理器和 FPGA 架构的新一类 SoC 器件，能够以更低的成本，更迅速的实现低功耗电子产品，打开了新的应用空间。但是，伴随着硬件创新，FPGA 工具、片内调试、软件调试和分析工具也应该不断创新。软件最终决定了设计人员能否成功的使用这些器件。为实现更广泛的应用，软件开发人员必须找到合适的 SoC FPGA，掌握其特性，就像独立处理器软件开发那样轻松高效的使用它们。

来自 Altera 的 SoC FPGA 由 SoC 嵌入式设计套装(EDS)提供支持，套装包括全套的 ARM 兼容工具包，支持在 Altera SoC 器件上开发嵌入式软件。它包括开发工具、实用工具程序、运行时软件，以及应用实例，帮助您迅速开始 SoC 嵌入式系统的固件和应用软件开发。Altera 和 ARM 之间这种非常重要的关系导致 SoC EDS 提供了独特的 Altera 版 ARM Development Studio 5 (DS-5?)工具包。ARM DS-5 高级多核调试功能与 FPGA 自适应功能相结合——能够立即看到 FPGA 硬件中的改动，无缝链接至 Altera 的 SignalTap 逻辑分析器，这一 SoC EDS 工具包帮助嵌入式软件开发人员获得了前所未有的全芯片可视化和控制能力。

当调试出现问题时，开发团队必须能够确定这是硬件还是软件问题。支持 Altera SoC FPGA 的工具实现了处理器子系统和 FPGA 子系统之间代码和波形的交叉触发，或者从波形到代码的触发，很容易找到导致这些问题的原因。结果，开发团队能够找到并跟踪系统中某一状态是怎样出现的，为什么出现。交叉触发、跟踪和全局时间戳是 IP 验证、定制驱动开发以及工程中系统集成部分非常重要的特性。

除了找到故障位置之外， SoC EDS 还帮助嵌入式系统开发人员知道系统为什么会进入这种故障状态，是怎样进入的。ARM 系统跟踪模块(STM)支持跟踪基于 CPU 的软件事件。当系统执行时，应用软件可以发出硬件和软件事件“探测”信号，以监视系统行为，深入探查其工作。在“FPGA自适应”调试环境中，STM 支持 CPU 和 FPGA 域的事件监视，不要求系统停止工作。

未来的 SoC FPGA 路线图

当选择 SoC FPGA 时，必须确定供应商的产品路线图.如图 4 所示，从长期看，这将保持您的系统竞争力，支持软件前向移植。开始时，所有硅片发展路线图的基础都是硅片工艺技术。目前Altera 提供的 Cyclone V 和 Arria V SoC 采用了 28 nm 低功耗工艺制造，帮助工业、汽车、医疗和通信等对功耗要求较高的应用降低了功耗。

Altera 的下一代 Arria 10 SoC 优化了中端应用的性能，提高了功效，减小了外形封装，降低了成本，适合多种中端无线基础设施、广播、军事，以及计算机和存储应用。Arria 10 SoC 基于 TSMC的 20 nm 工艺技术，结合了双核 Cortex-A9 处理器系统和业界领先的可编程逻辑技术。实现双核Cortex-A9 处理器系统简化了第一代 SoC FPGA 的软件移植，尺寸更小的工艺技术将性能提升至1.5 GHz。

在先进通信、军事和数据中心应用中，第三代 Stratix 10 SoC 将进一步突破性能和带宽。Stratix 10SoC 基于 Intel 14nm 三栅极工艺技术，具有 64 位四核 ARM Cortex-A53 处理器。Cortex-A53 支持32 位兼容模式，如果需要，很容易实现现有软件的移植。

图 4.Stratix 10 SoC 是 Altera 的第三代 SoC，采用 Intel 的 14 nm 三栅极工艺技术，集成了四核Cortex-A53 处理器。