Vergleich FPGA und Mikrocontroller Laura Hilleke Technische Informatik 07.01.2016 07.01.2016 Vergleich FPGA und Mikrocontroller 2 1
Aufbau Funktionsweise Programmierung 07.01.2016 Vergleich FPGA und Mikrocontroller 3 µc - Aufbau Mikroprozessor Steuerwerk Rechenwerk Schnittstellen Peripherie Speicher Bussysteme I/Os. 07.01.2016 4 2
µc - Funktionsweise Anwenderprogramm Sequentielle Abarbeitung 1. Befehlsregister 2. Steuerwerk 3. Rechenwerk 4. Speicherung Ergebnis 5. Register aktualisiert Konfigurierung Peripherie Energiesparmodus 07.01.2016 Vergleich FPGA und Mikrocontroller 5 µc - Programmierung Programmiersprachen: C / C++ Assembler Grafische Entwicklungsumgebungen JTAG Schnittstelle Wiederbeschreibbar Debugging: Entwicklungsumgebung Testhardware 07.01.2016 Vergleich FPGA und Mikrocontroller 6 3
Aufbau Funktionsweise Programmierung 07.01.2016 Vergleich FPGA und Mikrocontroller 7 FPGA - Aufbau 07.01.2016 Vergleich FPGA und Mikrocontroller 8 4
FPGA - Funktionsweise Multiplexer Lookup Table 07.01.2016 Vergleich FPGA und Mikrocontroller 9 FPGA - Programmierung Konfiguration der Logikbausteine Verbindungsmethoden: Reversible SRAM EPROM Irreversible Antifuse Hardware Descripton Language JTAG Schnittstelle 07.01.2016 Vergleich FPGA und Mikrocontroller 10 5
07.01.2016 Vergleich FPGA und Mikrocontroller 11 Vergleich Mikrocontroller Programmierung Sequentiell Hoher Integrationsgrad Einfache Programmierung Viele Funktionen Platzersparnis Geringer Energieverbrauch Niedrige Stückzahlkosten Konfiguration Parallel FPGA Kleiner Integrationsgrad Komplexe Programmierung Begrenzte Komplexität Geringe Logikdichte Hoher Energieverbrauch Hohe Stückzahlkosten 07.01.2016 Vergleich FPGA und Mikrocontroller 12 6
Vergleich - Anwendungen Mikrocontroller Regelkreise Motorsteuerung Effiziente Elektrogeräte Kommunikation Rekursive Berechnungen FPGA Zeitkritische Prozesse Prototyping Parallele Berechnungen 07.01.2016 Vergleich FPGA und Mikrocontroller 13 Atmel AT94S SmartFusion Chip 07.01.2016 Vergleich FPGA und Mikrocontroller 14 7
Hybride Systeme Atmel AT94S-Familie 07.01.2016 Vergleich FPGA und Mikrocontroller 15 Hybride Systeme SmartFusion Chip 07.01.2016 Vergleich FPGA und Mikrocontroller 16 8
07.01.2016 Vergleich FPGA und Mikrocontroller 17 Zusammenfassung Mikroprozessor: Effizient Große Funktionsvielfalt Langsamere Berechnungen FPGA: Schnelle Berechnungen Hoher Energiebedarf Höhere Gesamtkosten Trend geht zu Hybriden Systemen 07.01.2016 Vergleich FPGA und Mikrocontroller 18 9
Quellenverzeichnis Labor für Angewandte Informatik und Datenbanken, Skript Automatisierung/ Echtzeitregelung, Hochschule Bochum, WS 2012/2013. R. Gessler, Entwicklung Eingebetteter Systeme, Springer Vieweg, 2014. H. Bähring, Anwendungsorientierte Mikroprozessoren, Springer Verlag, 2010. Atmel, Atmel AVR Studio, [Online]. Available: http://www.atmel.com/microsite/atmel-studio/default.aspx. H. Bernstein, Mikrocontroller, Springer Vieweg, 2015. U. Brinkschulte und T. Ungerer, Mikrocontroller und Mikroprozessoren, Springer Verlag, 2010. S. Rehwald, FPGAs und Mikrocontroller - Ein Vergleich, TU München, WS 2014/2015. P. Marwedel, Eingebettete Systeme, Springer Verlag, 2008. F. Kesel und R. Bartholomä, Entwurf von digitalen Schaltungen und Systemen mit HDLs und FPGAs, Oldenbourg Wissenschaftsverlag GmbH, 2009. A. Hertwig und R. Brück, Entwurf digitaler Systeme - Von den Grundlagen zum Prozessentwurf mit FPGAs, Carl Hanser Verlag, 2000. M. Wannemacher, Das FPGA - Kochbuch, International Thomson Publishing GmbH, 1998. Microsemi Corporation, Microsemi - SmartFusion, [Online]. Available: http://www.microsemi.com/products/fpga-soc/socfpga/smartfusion. M. Frei, Elektronik-Net, 12 November 2012. [Online]. Available: http://www.elektroniknet.de/automation/sonstiges/artikel/92999/. 07.01.2016 Vergleich FPGA und Mikrocontroller 19 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 07.01.2016 Vergleich FPGA und Mikrocontroller 20 10