1    ARM+FPGA架构有什么优势

相对于纯ARM或纯FPGA器件，ARM+FPGA架构能带来性能、成本、功耗等组合优势。两者各司其职，各自发挥原本架构的独特优势，例如：

(1)     ARM接口资源丰富、功耗低，擅长进行多媒体显示、逻辑控制等。

(2)     FPGA擅长进行多通道或高速AD采集、接口拓展，以及高速信号传输等。

ARM与FPGA通过高速通信接口快速进行数据交换，可满足各种工业现场应用场景。

2    分立式ARM+FPGA有哪些好处

Xilinx公司的ZYNQ系列器件是经典的ARM+FPGA SoC处理器（ARM与FPGA封装在同一颗芯片上），集成单/双核ARM Cortex-A9 + Artix-7/Kintex-7 FPGA。

图 1

       ZYNQ由于为SoC器件，具有如下优点：

(1)     硬件集成度较高，体积较小。

(2)     ARM与FPGA通信速率更高。

(3)     外设接口可灵活配置。

但部分用户在使用ZYNQ（本文特指XC7Z010/XC7Z020）的过程中，由于产品不同的功能要求，可能会遇到如下问题：

(1)     接口资源较少。

(2)     HMI体验较差。

(3)     ARM主频较低。

(4)     开发难度较大。

创龙科技(Tronlong)推出的分立式ARM + FPGA工业级核心板SOM-TL437xF，可完美解决如上问题。SOM-TL437xF核心板集成AM437x(TI ARM Cortex-A9) + Spartan-6(Xilinx FPGA)处理器，在内部ARM与FPGA通过GPMC高速并行总线连接，通信速率可高达624Mb/s。

图  2

2.1  接口资源更多

ZYNQ接口资源较少，所以在实际产品的运用中，接口资源经常捉襟见肘。

SOM-TL437xF核心板支持原生LCD、CAMERA、GPMC、音频接口，并可支持高达4个原生Ethernet以太网口、6个原生UART接口，USB、SDIO、SPI等接口数量皆高于ZYNQ。

ZYNQ的FPGA无专用RAM，而SOM-TL437xF核心板的FPGA端配置了256M/512MByte 专用DDR3，方便FPGA端进行大数据预处理。SOM-TL437xF核心板的FPGA端可用IO最大支持138个。

核心板硬件资源

图 3

评估板硬件资源

图 4

2.2  HMI体验更好

ZYNQ无原生LCD接口，无法连接显示屏，即使外扩了LCD接口，Qt界面以及触控功能的体验均难以令人满意。

SOM-TL437xF核心板支持原生LCD接口，使用系统自带Qt系统(Qt-5.7.1)，完美支持触摸功能，亦可在底板添加HDMI电路，实现HDMI输出功能。

图 5

图  6

2.3  ARM主频更高

ZYNQ主频为667MHz(-1)/766MHz(-2)/866MHz(-3)，且866MHz(-3)版本芯片价格较为昂贵，市面使用的客户较少，且不易购买。

SOM-TL437xF核心板ARM端主频1.0GHz，另外自带4个PRU单元（类似单片机），用作数据协处理。

2.4  开发难度更低

ZYNQ为SoC架构，传统的ARM和FPGA开发人员均需对异构多核开发框架、流程进行熟悉，核间通信、ARM与FPGA通信等开发难度较大。即使对于有经验的工程师而言，亦需要消耗不少时间进行熟悉。

SOM-TL437xF核心板为分立式结构，ARM与FPGA为独立芯片，因此开发者可使用传统流程进行开发。相对于ZYNQ SoC而言，显然分立结构可节省工程师熟悉开发流程的时间，开发难度较低，可加快产品的开发时间。