Actel Smartfusion：混合信号FPGA与Cortex-M3微控制器集成

“Actel SmartFusion 数据手册” Actel SmartFusion 是一款集成微控制器子系统（Microcontroller Subsystem, MSS）和现场可编程门阵列（FPGA）的智能混合信号 FPGA，旨在提供高度灵活且功能丰富的解决方案，适用于硬件系统开发。这款器件的独特之处在于它不仅包含了Cortex-M3 CPU，一个高效能、低功耗的ARM处理器核心，还整合了模拟电路，使得在单个芯片上实现数字逻辑和模拟信号处理成为可能。 1. **SmartFusion Device Family Overview**： SmartFusion 家族的器件提供了广泛的性能和资源组合，满足不同应用的需求。它们设计用于在嵌入式系统中提供高性能计算能力，同时具备FPGA的可编程性和模拟电路的灵活性。 2. **FPGA Fabric**： - **Device Architecture**：SmartFusion FPGA 构架由可配置逻辑块（CLBs）、输入/输出单元（IOBs）、分布式RAM、时钟管理资源等组成，用户可以自定义这些资源来实现复杂的逻辑功能。 - **Clocking Resources**：提供多种时钟管理选项，包括全局时钟网络、本地时钟分配网络以及专用的时钟缓冲器，确保了时钟信号在整个FPGA内部的精确同步。 - **SRAM and FIFO**：内置的静态RAM（SRAM）和先进先出队列（FIFO）用于存储数据，支持高速数据传输和处理。 - **FPGA User I/Os**：灵活的I/O接口允许用户根据需要配置输入输出，支持多种标准接口协议。 3. **Microcontroller Subsystem (MSS)**： - **ARMCortex-M3 Microcontroller**：M3核是基于ARMv7-M架构的32位微控制器，具有低功耗特性，适用于实时控制任务。 - **AHBBus Matrix**：高级高性能总线矩阵（AHB）负责在M3内核和其他外设之间高效地路由数据。 - **Peripheral DMA (PDMA)**：外围DMA控制器可自动处理数据传输，减轻CPU负担，提高系统效率。 - **Embedded Nonvolatile Memory (eNVM) Controller**：嵌入式非易失性存储控制器管理内部的闪存和EEPROM存储。 - **SmartFusion Embedded Flash ROM (eFROM)**：用于存储程序代码和配置数据，即使断电也能保持数据。 - **Embedded SRAM (eSRAM) Memory Controllers**：为CPU和其他外设提供快速访问的内存资源。 - **External Memory Controller**：支持连接外部存储器，如SDRAM或闪存，扩展系统存储容量。 4. **Additional Peripherals**： - **PLLs, Clock Conditioning Circuitry, and On-Chip Crystal Oscillators**：提供锁相环（PLLs）和晶体振荡器，确保系统时钟的稳定和精度。 - **Reset Controller**：管理系统的复位信号，确保系统在异常情况下的正确操作。 - **Voltage Regulator (VR), Power Supply Monitor (PSM), and Power Modes**：电压调节器、电源监控器和多种电源模式优化了功耗管理。 - **Watchdog Timer**：看门狗定时器确保系统在软件故障时能够恢复或重启。 - **Ethernet MAC**：集成的以太网媒体访问控制器（MAC）支持网络通信功能。 - **Serial Peripheral Interface (SPI)**：串行外设接口允许与各种外设进行低速通信。 通过这样的设计，Actel SmartFusion 提供了一个高度集成的平台，适合于需要高性能计算、实时控制、模拟信号处理和低功耗特性的应用，如工业自动化、汽车电子、医疗设备和航空航天等领域。开发人员可以利用丰富的开发工具，如硬件仿真器、综合器、适配器和软件库，来简化设计流程并加速产品上市时间。