FPGA ：32位软核+商业Linux，强化嵌入式功能

——从Altera和风河Linux合作，预示32位嵌入式领域又一大流派崛起

　　过去，FPGA的软核处理器仅限于支持简单的嵌入式操作系统运行，这些系统无法支持虚拟内存或者内存保护。当软核具备了MMU（内存管理单元）或者MPU选项后，可以和商业Linux合作，达到如下效果：

　　1，通过集成降低成本。以运行嵌入式Linux的FPGA替代现有的CPU，实现板级处理器放在FPGA中。

　　2，保护处理器不会过时。能够保护软件已有代码——客户最大的投入。

　　3，设计灵活性。可使用开放源代码软件，缩短产品面世时间。

　　为此，近两年，两大FPGA巨头纷纷和Linux商业软件公司合作，以强化其可编程逻辑的嵌入式功能。

　　2009年3月4日，Altera和Wind River（风河）宣布为Altera 的Nios II软嵌入式处理器提供Linux支持。嵌入式开发人员实现基于Nios II处理器的产品时可以在Altera全系列FPGA和HardCopy ASIC上使用这一Linux解决方案。（参见：http://www.eepw.com.cn/article/92225.htm）

　　无独有偶，Xilinx公司也曾在2007年11月发布了一个该公司自称非常重要的消息（但是在中国没有重点发布）：MicroBlaze V7 新添内存管理单元（MMU）选项，并发布第一款面向MicroBlaze v7的全功能操作系统Lynuxworks BlueCat Linux（参见《电子产品世界》2008年4月期“FPGA软核之战点燃创新激情”，或网上此文http://www.eepw.com.cn/article/81317.htm）。

　　此次，Altera作为后来者，可谓有备而来。该公司去年6月在其Nios II中增加了MMU/MPU功能（如图1），实现了和商业Linux合作的硬件条件，之后和商业Linux第一大厂商风河结盟（资料来源，2008年风河Linux实现了5千万美元的销售额，一跃成为嵌入式Linux领域第一大厂商，《电子产品世界》2009年2月27页报道）。为此，本刊电话采访了Altera产品市场经理王冬刚先生，并总结了去年底访问风河资深副总裁兼Linux产品部总经理Vincent Rerolle的谈话。

图1 Nios系列软核的发展图。

　　Nios是Altera着重推出的处理器核（另外的硬核是ARM核，较少向媒体推介）。Nios II是其主打产品，地址寻址是32位。目前该公司还没有计划推出Nios III，因为该公司还没打算向64位进军。

Nios II：已实现2万授权的软核CPU

　　Altera的Nios授权许可已经实现了2万个。据Gartner分析，Nios是业界首屈一指的软核CPU。据王冬刚介绍，目前活跃的Nios论坛社区有1万多人，在所有Altera地盘上，开发人员都在使用Nios II。

　　Nios II处理器的特点是：提供了设计灵活性，保护处理器不会过时，降低BOM（材料清单）成本。具体来说，设计灵活性方面，可定制使用方案，随时改动硬件。在保护处理器不会过时方面，Nios II可用于所有的Altera FPGA，永久使用许可保护软件。降低BOM成本方面，在FPGA中集成处理器，无需另购处理器或其IP（知识产权），减小电路板面积（意味着减少了成本）。

　　这次合作，使嵌入式开发人员在实现基于Nios II处理器的产品时，可以在Altera全系列FPGA和HardCopy ASIC上使用风河Linux解决方案。同时，风河的客户可以使用Altera的全系列FPGA和HardCopy ASIC解决方案。

Linux是流行最广的嵌入式操作系统

　　“据调查，在嵌入式操作系统中，除了医疗电子业选择Linux的用户位于第二外，其他行业Linux是用量最大的。” Altera产品市场经理王冬刚在电话采访表示，“商业Linux + Nios II解决方案首先会用在通信等愿意付费的行业。”

照片1 Altera产品市场经理王冬刚先生

　　对于商业Linux和开源的认同，风河也是在5年前才开始艰难决定并涉足此领域的。该公司资深副总裁兼Linux产品部总经理Vincent Rerolle承认，当时开始做Linux也是客户的需求决定的。在谈到商业Linuxs的优势时说，Vincent指出：“Linux看上去很简单，但其实挺复杂，尤其是应用到设备的开发过程中去。

　　“有些人认为PC中的Linux和嵌入式设备中的Linux是相同的，其实迥异。其理由显而易见。架构方面，嵌入式系统的平台很多，例如Nios、PowerPC等；电源管理方面；内存和空间不同，在那么小的空间中，不可能把很大的硬盘放进去。

　　“还有我们有27年的经验，利用风河VxWorks的经验，并不仅是VxWorks作为一个操作平台，而且还有软件工具方面。通过VxWorks可以了解到我们的客户，了解到设备和设备软件优化的客户需求，给了我们很多经验。

　　“第三，嵌入式设备必须要符合Linux的工业标准，从开发到测试。我们的工艺非常严格，一直到整个系统的稳定。

　　“另外非常重要的一点是我们的支持系统，很多客户需要提供每周7天、24小时支持系统的帮助，我们恰好有强大的支持系统部门。帮助客户发现问题、找到障碍，不管客户来自那些行业，例如航空、手机、工业等行业，他们都可以得到持续不断的服务。”

照片2 风河资深副总裁兼Linux产品部总经理Vincent Rerolle

　　FPGA巨头不仅重视芯片逻辑密度的增加，而且对嵌入式处理器与商业Linux的合作十分重视，显示了FPGA在嵌入式领域也拥有广阔的生命力，并且在嵌入式领域已经崛起，形成了一股新势力，有朝一日，有可能和ARM流、Freescale派、MIPS帮、Intel群等32位流派展开激战。

　　而且随着32位嵌入式系统市场的繁荣，激战在即！

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