隨著亞微米技術的發(fā)展，FPGA芯片密度不斷增加，并以強大的并行計算能力和方便靈活的動態(tài)可重構性，被廣泛地應用于各個領域。但是在復雜復法的實現(xiàn)上，FPGA卻遠沒有32位RISC處理器靈活方便，所以在設計具有復雜算法和控制邏輯的系統(tǒng)時，往往需要RISC和FPGA結合使用。這樣，電路設計的難度也就相應大大增加。隨著第四代EDA開發(fā)工具的使用，特別是在IP核產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展下產(chǎn)生的SOPC技術的發(fā)展，使嵌入式RISC的通用及標準的FPGA器件呼之欲出。單片集成的RISC處理器和FPGA大大減小了硬件電路復雜性和體積，同時也降低了功耗、提高了系統(tǒng)可靠性。Altera公司的EPXA10芯片就是應用SOPC技術，集高密度邏輯（FPGA）、存儲器（SRAM）及嵌入式處理器（ARM）于單片可編程邏輯器件上，實現(xiàn)了速度與編程能力的完美結合。本文所介紹的圖像驅動和處理系統(tǒng)正應用了EPX10的這些特點，充分發(fā)揮了FPGA邏輯控制實現(xiàn)簡單、對大量數(shù)據(jù)做簡單處理速度快的優(yōu)勢以及ARM軟件編程靈活的特點。

1 內(nèi)嵌ARM核的FPGA芯片EPXA10及其主要特點

EPX10單片集成了ARM核、高密度的FPGA、存儲器及接和控制模塊，不僅簡化了ARM與FPGA之間的通訊，也使片外擴展存儲器以及和外設通訊變得相對簡單；同時通過在FPGA中嵌入各種IP核和用戶控制邏輯可以實現(xiàn)各種接口和控制任務。這樣的高度集成化不僅大大加快了ARM與片內(nèi)各種資源的通訊速度，而且減小了硬件電路的復雜性、體積和功耗，真正實現(xiàn)了SOPC。

EPX10內(nèi)部結構框圖如圖1所示，主要分為嵌入式處理器和FPGA兩部分。

1.1 嵌入式微處理器ARM922T

EPX10嵌入式處理器部分集成了業(yè)界領先的32位ARM處理器（ARM922T），工作頻率可達200MHz；支持32位ARMv4T指令集和16位Thumb擴展指令集；具有全性能的內(nèi)存管理單元以及8K的指令緩存和8K數(shù)據(jù)緩存，以支持實時操作系統(tǒng)（RTOS）、C語言和匯編語言。

1.2 高密度的FPGA

EPXA10片內(nèi)FPGA部分具有1000000門可編程邏輯、3MB的內(nèi)置RAM和512個可供用戶使用的I/O管腳，可以通過嵌入各種IP核實現(xiàn)各種標準工業(yè)接口（如PCI、USB等）。