為FPGA軟處理器選擇操作系統

　　一個簡單的便攜式媒體播放器示范了操作系統如何控制硬件，以及如何使用一個FPGA提供一系列改善硬件/軟件的權衡選擇。圖2從硬件的角度展示了播放器的功能。所需硬件的數量在很大程度上取決于所期望的系統響應。有了RTOS，許多硬件模塊可以比在Linux應用中簡單得多。總而言之，FPGA的可編程邏輯為任何操作系統提供硬件權衡選擇。

　　圖2 從硬件角度觀察便攜式媒體播放器

　　設計者在系統中用什么附加硬件，和如何用附加硬件有更多的靈活性，這可以從軟件的角度來觀察，如圖3所示。

　　一個鍵盤掃描器或許可以作為RTOS任務來執行，也作為硬件通過Linux任務來訪問。事實上，用硬件實現的鍵盤掃描器在系統中是隱藏的，因為它被包裝在一個任務中。其優點是大大減少了對操作系統的中斷。輕松地權衡添加硬件或者使用軟件為系統設計師帶來了一種新的靈活性。

　　圖3 從軟件角度觀察相同的便攜式媒體播放器

　　與FPGA相關的操作系統選擇

　　基于FPGA的應用引入了一個將時間緊迫任務用硬件實現的重要方法，使選擇操作系統在時間約束方面得到緩解，參見圖4。這張圖顯示了本文中討論過的各種選擇的響應范圍。因為它是可編程邏輯，FPGA為設計者提供了精細的增量控制執行。因為它是硬件，它對實時事件的響應極快。如圖所示，該響應可用于擴大服務范圍，甚至更大的操作系統。

　　圖4 響應范圍

　　結論

　　用可編程邏輯的SoC平臺的設計，如FPGA芯片里的LatticeMico32，給系統設計師提供了難得的機會，因為他們可以選擇自己喜歡的硬件支持和輕載功能。這使得系統設計師通過轉移軟件到FPGA中執行數據路徑，來滿足時間上的限制。這一做法改變了對操作系統的標準選擇判據，使得在實時操作系統和通用操作系統解決方案之間有更靈活的選擇。雖然商業實時操作系統在確定中斷響應方面仍然有其優勢，但通過使用FPGA中實現的減負引擎后，通用操作系統的解決方案(如Linux )可能成為適合于較大的應用領域。“軟實時”的解決方案，如RT Linux或Xenomai，這時就顯得不那么理想了，因為使用減負引擎可以提供更好的響應而沒有額外的工程費用。