利用FPGA實現優異的家用電器設計
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DSP電機控制
Cyclone III FPGAs中的嵌入式DSP功能塊(如圖4所示)為設計更復雜和效率更高的電機控制系統提供了關鍵要素。基于FPGA的DSP芯片使得大型家電制造商能夠降低研發時間和成本，并且在未來升級時不需要重新布板。FPGA所提供的可重配置解決方案可用來實現DSP應用以及滿足高DSP吞吐率的需求。由于FPGA可以實現硬件重配置，因而能實現完整的硬件定制并實現復雜的電機控制DSP功能。因此，由FPGA實現的DSP系統可以具有定制的架構、定制的總線結構、定制的存儲器、定制的硬件加速器模塊和各種大量的乘法-累加(MAC)塊。
圖4：FPGA中的嵌入式DSP塊
為了使交流電機的運行效率更高，內部永久磁鐵的位置與施加的交流電壓頻率同步至關重要。可以使用傳感器來檢測磁轉子的位置，并以此調節電壓的頻率。該方法類似于伺服控制鎖相環(PLL)系統，只不過這里采用DSP來實現這一任務。
圖5：典型的應用方框圖
新一代的家電將需要更復雜的電路來監控電機和整個系統的運行狀況。使用FPGA中DSP功能的先進控制算法設計將能夠實現比特殊應用標準產品(ASSP)或特殊應用集成電路(ASIC)更靈活的系統。由于FPGA可以編程，因此可以根據市場需求的變化修改或加入新功能。如果加入一個以太網IP核，FPGA還能夠通過IP網絡與外界進行通訊，從而允許系統安排好系統發生故障之前的維護和服務工作，并實現用戶家庭網絡的無線通信。
微控制器
新一代家電設備將通過微控制器實現用戶接口和其他的功能控制。具有嵌入式微控制器的FPGA提供了一個集成的解決方案，無需另外再配外部專用處理器。嵌入式處理器設計師面臨的主要挑戰是如何選擇處理器，使之最適合具體的應用但又不過分地浪費或犧牲功能。像Altera的Nios? II軟件處理器就允許設計師創建理想的硬件(CPU，外設以及定制硬件加速器)、軟件(存儲器接口)和成本的綜合環境，以滿足每一個新的家電設計階段的獨特需求。
此外，Altera公司的 Nios II C-to-Hardware Acceleration (C2H) Compiler可以幫助那些對FPGA比較陌生的工程師利用ANSI C代替原理圖或RTL輸入進行嵌入式處理器系統設計。
LCD面板接口
FPGA中內置的LVDS I/O接口允許直接耦合并驅動簡單文本或視頻質量的顯示器面板，因而在系統中可以很容易設計出用于顯示器的視頻處理器和定時控制器。一片Cyclone III FPGA可以被設計和配置成為一個驅動典型液晶顯示器(LCD)接口的圖像增強引擎。而預先經過優化的IP MegaCore??能，例如去交織、量化、濾波以及色彩空間轉換器，都可以處理來自任何源設備的視頻輸入，并輸出到象具有網絡功能的電冰箱上的視頻顯示器這樣的LCD面板上。
本文小結
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低成本的FPGA或CPLD可以幫助家電設計師利用靈活的、集成有DSP算法的單片集成解決方案實現節能的電機控制。此外，這些具有內置軟處理器的可編程器件還有助于簡化設備的用戶接口設計。利用這些器件還可以使新一代的家電設備能夠與用戶的家庭網絡進行無線通信。
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