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Neue Anforderungen aus dem "Consumer Umfeld" steigern die Komplexität von eingebetteten Systemen immer weiter, hinzu kommt ein überhitzter Bauteilemarkt.

In diesem White Paper stellen wir Ihnen drei Wege vor, die zu einer erfolgreichen und robusten Embedded-Plattform führen.

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04.04.2018 | Fachthema

Warum FPGAs?

Verwendete Tags:
Elektronik
Hardware
FPGA

Warum FPGAs?

Der eigene programmierbare Chip

FPGA steht für Field Programmable Gate Array. FPGA-Chips werden in elektronischen Geräten zur Realisierung von komplexen logischen Verknüpfungen verwendet. Im Gegensatz zu ASICs, was Application Specific Integrated Circuit bedeutet, lassen sich die logischen Verknüpfungen in FPGAs programmieren. Das heißt, FPGA Hersteller wie Altera, Xilinx und andere stellen generische Chips mit einer Menge an logischen Gattern und Grundfunktionen her. Der Entwickler kann per Programmierung festlegen, wie diese logischen Gatter am Chip miteinander verknüpft werden. Der Chip wird also quasi erst durch die Programmierung verdrahtet.

 

Die Eigenschaften von FPGAs im Überblick:

  • FPGAs können immer wieder gelöscht und neu programmiert werden. Bei ASICs sind die Verknüpfungen für eine ganz bestimmte Anwendung ein für alle Mal festgelegt worden und können nicht mehr geändert werden.
  • FPGAs sind bei mittleren Stückzahlen günstiger als ihre Kontrahenten, bieten allerdings nur eine geringe Anzahl an Gattern per Chip. ASICs sind hingegen bei bei hohen Stückzahlen billiger und erlauben höhere Taktfrequenzen.
  • Die Programmierbarkeit eines FPGAs erfordert wesentlich mehr Chipfläche.
  • Moderne FPGAs bieten heute mehrere Millionen programmierbare Logikzellen und ermöglichen äußerst komplexe Schaltungen.
  • Einige FPGA Typen lassen sich sogar im laufenden Betrieb umprogrammieren
  • Im Gegensatz zu einer Anwendungslogik eines Mikroprozessors, arbeiten FPGAs programmierte Verknüpfungen parallel ab. Der Mikroprozessor hingegen sequentiell, also eine Verknüpfung nach der anderen. Ein enormer Geschwindigkeitsvorsprung des FPGAs.

 

Die genannten Eigenschaften von FPGAs ermöglichen Entwicklern von Embedded Sytemen und Geräten heute vollkommen neue Realisierungswege und Leistungsklassen für ihre Geräte.

Anbieter von Automatisierungssystemen bieten Anwendern neuerdings die Auslagerung von SPS-Funktionen direkt in den FPGA-Chip. Die Abarbeitung von Logikverknüpfungen wird dadurch um Größenordnungen schneller als mit herkömmlichen SPS-Systemen auf Mikroprozessorbasis. Es gibt bereits Anbieter, die Reaktionszeiten vom Eingangs- zum verknüpften Ausgangssignal im Mikrosekundenbereich mittels FPGA-Bausteinen realisiert haben.

 

Bild:  © bluebay2014 | Fotolia

 

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