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Freescale Coldfire V1 per FPGA

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Man mano che l'FPGA è diventato sempre più un sistema programmabile su chip, si è pensato di dotare i suoi dispositivi di caratteristiche all’avanguardia e particolarmente avanzate, come microprocessori ultra moderni adatti sia a componenti hardware che software. Freescale offre una grande varietà di dispositivi custom per clienti importanti.

Se desideri maggiori informazioni su questo prodotto Freescale, invia una richiesta ad Arrow utilizzando il seguente modulo.

Al fine di ridurre il costo per i clienti SoC, Freescale ha brevettato il PowerPC 440/405 per Xilinx. In aggiunta Freescale offre un softcore ColdFire V1 (CFV1CORE_ALTERA) sull’ Altera Cyclone-III FPGA attraverso IPextreme esclusivamente gratuito (nessuna licenza free, né royalty fee). Si tratta di un microprocessore ColdFire gratuito su un Cyclone III FPGA a basso consumo ed economico (3.5~4USD), in grado di venire incontro alle esigenze dei clienti sia per quanto riguarda la produzione che la sperimentazione.

Inoltre i clienti possono trasformare il nuovo SoC in un ColdFire ASIC (un microcontroller).
E’ possibile acquistare la licenza V1 ColdFire Core con codice sorgente RTL a $10,000 con una royalty di 0.02USD. In base alla mia esperienza il prezzo è ragionevole per progettare un nuovo microcontroller. Se siete interessati al ColdFire V2, è possibile acquistare la licenza da IPextreme.

Caratteristiche ColdFire V1

Il piccolo core ColdFire V1 è progettato per applicazioni a 32 bit e per implementare le funzionalità dei dispositivi affiancando ad un basso consumo energetico un rendimento dieci volte migliore di una MCU a 8 bit.

ColdFire V1 condivide le sue periferiche con la famiglia S08 e l’Interfaccia BDM. Come risultato ColdFire V1 è compatibile pin per pin con i micro controller S08 a 32 bit. Il CFV1CORE_ALTERA è lo stesso (o quasi) processore con core ColdFire V1 migliorato da Freescale per i dispositivi MCF51QExx ma distribuito come un progetto del Builder Altera SOPC pronto ed ottimizzato per l’Altera Cyclone III FPGA (3C25).

Il Sistema bus ColdFire V1 è stato adattato all’Interfaccia di sistema Altera Avalon per l’implementazione del CFV1CORE_ALTERA. Comunque non risultano esserci differenze strutturali rispetto al Core ColdFire V1 standard, il che significa che il CFV1CORE_ALTERA supporta in pieno l’ Instruction Set Architecture (Set d’Istruzione dell’Architettura ISA_C) del ColdFire V1 ed ha un codice compatibile con i dispositivi ColdFire.

L’ecosistema di ColdFire, incluso il Compilatore C, il debugger BDM, IDE, RTOS e la libreria possono essere usate anche su CFV1CORE_ALTERA. L’ IP CFV1CORE_ALTERA è compatibile con il Builder del SOPC Altera ed i tool Quartus II . Questo significa che i progettisti possono costruire rapidamente ed agevolmente un sistema partendo dal CFV1CORE_ALTERA e relativi blocchi periferici IP per poi generare un bitfile dell’intero sistema e programmarlo su un dispositivo Cyclone III. Gli ingegneri software possono scaricare in software dall’interfaccia V1 ColdFire single-pin e lanciare l’applicazione.

  • Core Fully-synthesizable
  • Ottimizzato per Altera Cyclone III FPGA, piccolo e robusto, a basso consumo, prezzo ridotto, Compatibile con SOPC Builder
  • Codice Sorgente Crittografato RTL e componente SOPC per CFV1CORE_ALTERA
  • $0 di licenza e $0 di royalty per il core Quartus IP per blocchi di periferiche
  • Supporto commerciale disponibile
  • Processore core a 32-bit con bus indirizzato a 24-bit e 16MB di spazio lineare(8 bit più significativi dei 32-bit d’indirizzo Avalon sono 0x00)
  • Istruzione unificata/dati bus
  • Lunghezza variabile dell’architettura RISC con istruzioni16-bit, 32-bit e 48 –bit
  • Pipeline indipendenti e non connessi
  • Istruzione 2-stage Fetch Pipeline (IFP)
  • 2-stage Operand Execution Pipeline (OEP)
  • L’Istruzione Buffer FIFO prevede il meccanismo di dell’Architettura Istruzione di meccanismo ColdFire Rev. C (ISA_C)
  • Modello programmazione utente standard ColdFire con registri general-purpose a 16 e 32-bit
  • Modello programmazione supervisore semplificato che supporta un supervisore stack pointer con registro vector base e configurazione registro CPU
  • Meccanismo di riduzione cambi di flusso e tempo esecuzione
  • Il motore di Esecuzione include una ALU ed uno barrel shifter ( è la prima volta che incontro un ColdFire con barrel shifter!)
  • Responso programmabile su rilevamento di codici illegali o indirizzi anomali(eccezione di processore o ripristino del sistema)
  • Debug della funzionalità B+ di ColdFire nel modulo debug single-pin di interfaccia (BDM)
  • Supporto Real time debug (RTD) con 6 interruzioni hardware (4 PC, 1 indirizzo, 1 informazione) che può essere configurato in un livello trigger 1 o 2 e risposta programmabile (stop o arresto del processore)
  • Velocità di elaborazione 80MHz (tipica)
  • Dimensione implementazione 6000 LEs

Componenti aggiuntivi

A causa della limitazione di risorse dell’FPGA, CFV1CORE_ALTERA elimina alcuni blocchi di funzionalità dall’ordinario ColdFire V1. Il CFV1CORE_ALTERA è disponibile con una configurazione singola fissa.

  • L’ hardware divider (DIV) e l’ unità di accumulatore multiplo (MAC) non sono inclusi nel soft-core.
    Nella famiglia ColdFire V1, le funzioni di MAC, eMAC e DIV opzionali sono quelle di ridurre l’area di silicio nel controllo di spazio orientato. E’ preferibile avere un progetto di configurazione per caratteristiche opzionali.
  • Il modulo single-pin debug è incluso ma non c’è traccia di buffer 64-entry che significa che la traccia di programma non è compresa.

Kit di sviluppo
Qualsiasi Kit di Sviluppo FPGA Embedded dovrebbe supportare i dispositivi micro controller FPGA.

ColdFire V1 (Freescale)

  • Scheda di valutazione/ sviluppo simile a Nios II di Altera, kit di valutazione embedded, ma che contiene Un hardware a base ColdFire V1 pre-costruito con progetto di riferimento (microcontroller, timer, UART Ed Ethernet MAC) ed equipaggiato con connettore debug ColdFire(BDM/JTAG) su un dispositivo Cyclone III 3C25.
  • Tool di sviluppo Code Warrior o IAR Workbench per ColdFire
  • Pacchetto supporto scheda (BSP) per uC/OS-II
  • Progetto software di riferimento (software campione)

FPGA (Altera)

  • SOPC Builder per selezione IP drag and drop ed integrazione con una ricca libreria
  • Progetto hardware di riferimento basato su V1 ColdFire come progetto SOPC Builder
  • Scheda di Sviluppo con dispositivo Cyclone III 2C25
  • Connettore USB-blaster per sviluppo software Altera Quartus II (edizione web disponibile) per scaricare il progetto in FPGA
  • Quartus II per sintesi place-and-route e dispositivo di programmazione
  • Cyclone III FPGAs?low-cost 65-nm FPGAs

Sempre più piccole aziende dispongono di SoC dal momento che sono disponibili blocchi IP. L’FPGA fu usato come piattaforma di prototipi e verifiche campioni. Ora, invece, FPGA viene usato come piattaforma test prodotti finali per il suo costo inferiore rispetto ad ASIC.

I fornitori FPGA inglobano produttori microcontroller come NIOS, Micro Blaze ed altre.
Ma sfruttare l’ecosistema esistente ed il codice base rende i core commerciali un’alternativa attraente, incluso i core compatibili ColdFire V1, ARM7TDMI, Cortex-M1 e 8051.
Poiché molti semiconduttori hanno già offerto molti microcontroller, di solito non è un problema costruirne uno nuovo. Inoltre è una sfida per gli ingegneri. In alcuni casi si può richiedere un soft-core per ragioni commerciali.

Referenze
Freescale’s V1 ColdFire offering for Altera Cyclone III FPGA
Altera
IPextreme

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