Smartfusion, i primi fpga con processore arm cortex-m3

Nell'ultima edizione di Embedded World Actel Corp. (NASDAQ: ACTL) ha annunciato l’introduzione di SmartFusion™, i primi FPGA a segnali misti “intelligenti”. Già disponibili in quantitativi di produzione, i dispositivi SmartFusion integrano in un unico chip la classica struttura di un FPGA di Actel, un MSS (Microcontroller SubSystem) realizzato mediante un processore ARM^Ò Cortex™-M3 e blocchi analogici programmabili: il tutto realizzato sfruttando un processo CMOS basato su flash. D’ora in poi i progettisti potranno dunque realizzare senza problemi sistemi con tutte le caratteristiche desiderate su un solo chip.

“SmartFusion ci ha messo a disposizione le risorse necessarie per realizzare un sensore per reti di distribuzione versatile e intelligente – ha sostenuto David Brain, CTO di Smartgrid Technologies – in maniera estremamente flessibile ospitato in un package di dimensioni molto ridotte. L’integrazione di un processore ARM allo stato dell’arte con risorse di conversione A/D on chip e la possibilità di implementare funzioni custom all’interno di un gate array non dedicato rappresenta una combinazione che non ha finora eguali sul mercato”.

“Il lancio di questa nuova serie di dispositivi SmartFusion rappresenta un importante passo in avanti nello sviluppo di FPGA “intelligenti” – ha sostenuto Eric Schorn, vice president del marketing della divisione processori di ARM – e rappresenta un’ulteriore conferma della crescente diffusione del processore Cortex-M3 in una gamma sempre più ampia di applicazioni”.

“Oltre a sfruttare le elevate prestazioni e i bassi consumi del processore Cortex-M3 – ha proseguito – gli utilizzatori di dispositivi SmartFusion possono accedere al vasto ecosistema di ARM composto da oltre 600 partner in grado di fornire tool software e middleware ottimizzati per l’architettura ARM”.

SmartFusion: una scelta “intelligente”

L’abbinamento di tre elementi programmabili – logica, sottosistema microcontrollore e blocchi analogici – fanno di SmartFusion una piattaforma per la progettazione di sistemi di semplice uso completamente personalizzabile. I progettisti di soluzioni embedded possono ora ricercare “al volo” il miglior compromesso tra le componenti hardware e software senza per questo dover effettuare variazioni a livello di scheda. Nei dispositivi SmartFusion, tutti i dati trasferiti dal processore all’FPGA o dai blocchi analogici e il processore oppure tra l’FPGA e i blocchi analogici sono presenti sul chip. La tecnologia FlashLock^Ò di Actel garantisce un livello di sicurezza maggiore per i blocchi IP (Intellectual Property).

Quando si tratta di dover fare una scelta fra l’utilizzo di un coprocessore o la personalizzazione delle interfacce, i dispositivi SmartFusion si propongono come una soluzione interessante in una vasta gamma di applicazioni tra cui controllo del motore, gestione di sistemi e della potenza e automazione industriale. Applicazioni di questo tipo interessano un gran numero di mercati, dall’industriale al militare, dal medicale alle telecomunicazioni, dall’elaborazione alla memorizzazione.

“SmartFusion è un’integrazione innovativa e intelligente dei componenti chiave di un sistema” – ha detto John East, presidente e CEO di Actel. “Grazie all’uso della tecnologia flash – ha proseguito – siamo in grado di offrire la prima e unica piattaforma completamente programmabile per lo sviluppo di progetti embedded”.

Uno sguardo in profondità

Destinati all’uso per lo sviluppo di progetti comunque complessi, i dispositivi SmartFusion rappresentano l’evoluzione dei primi FPGA a segnali misti della linea Fusion introdotti nel 2005. Queste in sintesi le caratteristiche salienti:

FPGA ricchi di funzionalità

I dispositivi SmartFusion di Actel sono stati realizzati a partire dalla collaudata architettura degli FPGA ProASIC^Ò3 basati su flash. Costruiti sfruttando un processo CMOS da 130 nm, questa famiglia comprende modelli con densità compresa tra 60 e 500 K gate di sistema, con frequenze di 350 MHz e un massimo di 204 I/O. Una combinazione di questo tipo consente l’integrazione delle funzioni svolte da altri dispositivi, contribuendo in tal modo a ridurre drasticamente gli ingombri a bordo della scheda e i consumi del sistema complessivo.

Sottosistema microcontrollore

Questo sottosistema, che prevede un processore ARM Cortex-M3 operante a 100 MHz, conferisce un certo grado di “intelligenza” ai nuovi FPGA. A complemento vengono offerte numerose funzionalità e periferiche standard tra cui:

• Matrice di comunicazione AHB multi-strato capace di garantire un throughput massimo di 16 Gbps
• MAC 10/100 Ethernet con interfaccia RMII
• Due interfacce tra SPI, I²C, UART, timer a 32 bit
• Fino a 512 kb di memoria flash e 64 kb di SRAM
• Controllore di memoria esterno (EMC – External Memory Controller)
• Controllore DMA a 8 canali

Blocchi analogici programmabili

L’innovativo e proprietario “motore” per l’elaborazione analogica (ACE – Analog Compute Engine) effettua operazioni di elaborazione e messa in sequenza dei campioni, in modo da esonerare il processore Cortex-M3 dall’esecuzione di operazioni di elaborazione e inizializzazione della parte analogica. Tra le caratteristiche del sistema analogico programmabile si possono segnalare le seguenti:

• Convertitori A/D e D/A con accuratezza dell’1%
• Fino a 3 convertitori A/D a 12 bit con velocità di campionamento massima di 600 ksps
• Fino a 3 convertitori D/A a 12 bit sigma delta del primo ordine
• Fino a 10 comparatori ad alta velocità da 50 ns
• Molteplici circuiti per il monitoraggio di temperatura, tensione e corrente integrati

Il coinvolgimento dei clienti

Con i campioni già disponibili dal mese di settembre dello scorso anno, Actel ha coinvolto i principali clienti sparsi in tutto il mondo con un programma dedicato. Per un periodo di sei mesi ai progettisti impegnati nello sviluppo delle più diverse applicazioni – dai server ai router, dai gateway per reti industriali agli inverter per pannelli solari per finire alle macchine da gioco – è stata data la possibilità di utilizzare sia il silicio sia il relativo software prima della loro introduzione sul mercato.

La famiglia SmartFusion è supportata dalla versione 9.0 dell’ambiente di progetto integrato (IDE – Integrated Design Environment) Libero^Ò, l’esauriente toolset software di Actel da utilizzare per la progettazione di FPGA Actel. Questa release può essere scaricata a titolo gratuito dall’indirizzo: www.actel.com

Libero include i più avanzati tool per la sintesi, la simulazione e il debug realizzati da Synopsys e Mentor Graphics, oltre a innovative soluzioni per la temporizzazione, l’ottimizzazione della potenza e l’analisi. Per i progettisti di sistemi embedded Actel mette a disposizione l’’IDE SoftConsole basato su Eclipse con GNU, così come versioni di valutazione del software prodotto da Keil™ e IAR Systems^Ò. Le versioni complete sono disponibili presso i rispettivi produttori. Micrium supporta i dispositivi SmartFusion con il nuovo sistema operativo real time (RTOS) mC/OS-III, lo stack TCP/IP e i prodotti mC/Probe.

Prezzi e disponibilità

I dispositivi A2F200 della linea SmartFusion sono già disponibili in volumi di produzione, mentre i dispositivi A2F500 verranno introdotti nel corso del secondo trimestre di quest’anno: per i dispositivi A2F060 le consegne inizieranno a partire dalla seconda metà del 2010.

I kit di valutazione del costo di 99 dollari e il kit di sviluppo completo, offerto a 999 dollari, sono immediatamente disponibili.

Per ulteriori informazioni è possibile contattare gli uffici vendita della società o la rete di distribuzione.