为FPGA软处理器选择操作系统

　　一个简单的便携式媒体播放器示范了操作系统如何控制硬件，以及如何使用一个FPGA提供一系列改善硬件/软件的权衡选择。图2从硬件的角度展示了播放器的功能。所需硬件的数量在很大程度上取决于所期望的系统响应。有了RTOS，许多硬件模块可以比在Linux应用中简单得多。总而言之，FPGA的可编程逻辑为任何操作系统提供硬件权衡选择。

　　图2 从硬件角度观察便携式媒体播放器

　　设计者在系统中用什么附加硬件，和如何用附加硬件有更多的灵活性，这可以从软件的角度来观察，如图3所示。

　　一个键盘扫描器或许可以作为RTOS任务来执行，也作为硬件通过Linux任务来访问。事实上，用硬件实现的键盘扫描器在系统中是隐藏的，因为它被包装在一个任务中。其优点是大大减少了对操作系统的中断。轻松地权衡添加硬件或者使用软件为系统设计师带来了一种新的灵活性。

　　图3 从软件角度观察相同的便携式媒体播放器

　　与FPGA相关的操作系统选择

　　基于FPGA的应用引入了一个将时间紧迫任务用硬件实现的重要方法，使选择操作系统在时间约束方面得到缓解，参见图4。这张图显示了本文中讨论过的各种选择的响应范围。因为它是可编程逻辑，FPGA为设计者提供了精细的增量控制执行。因为它是硬件，它对实时事件的响应极快。如图所示，该响应可用于扩大服务范围，甚至更大的操作系统。

　　图4 响应范围

　　结论

　　用可编程逻辑的SoC平台的设计，如FPGA芯片里的LatticeMico32，给系统设计师提供了难得的机会，因为他们可以选择自己喜欢的硬件支持和轻载功能。这使得系统设计师通过转移软件到FPGA中执行数据路径，来满足时间上的限制。这一做法改变了对操作系统的标准选择判据，使得在实时操作系统和通用操作系统解决方案之间有更灵活的选择。虽然商业实时操作系统在确定中断响应方面仍然有其优势，但通过使用FPGA中实现的减负引擎后，通用操作系统的解决方案(如Linux )可能成为适合于较大的应用领域。“软实时”的解决方案，如RT Linux或Xenomai，这时就显得不那么理想了，因为使用减负引擎可以提供更好的响应而没有额外的工程费用。