intevac是商用和軍用市場光學(xué)產(chǎn)品的前沿開發(fā)商。本文介紹該公司nightvista嵌入式電子系統(tǒng)的開發(fā)，該產(chǎn)品是高性能超低亮度緊湊型攝像機(jī)。該攝像機(jī)最初采用了流行的數(shù)字信號處理器、幾個(gè)assp和外部存儲器件。系統(tǒng)對性能的需求越來越高，工程師團(tuán)隊(duì)決定試驗(yàn)一種替代方案——在可編程邏輯中實(shí)現(xiàn)可配置軟核處理器。這一決定帶來了以下好處：
　　達(dá)到了目標(biāo)所要求的性能
　　在單個(gè)fpga中集成了分立的元件和數(shù)字信號處理（dsp）功能
　　功耗降低了近80%
　　將五塊元件板縮減到一塊，顯著降低了成本
　　縮短了開發(fā)時(shí)間
　　
　　圖1 intevac nightvista攝像機(jī)中cyclone系列fpga功能框圖
　　dsp基于處理器的實(shí)現(xiàn)方法
　　nightvista電子系統(tǒng)的部分功能包括：
　　攝像機(jī)上電測試和初始化
　　視頻傳感校準(zhǔn)和表征
　　圖像增強(qiáng)管理的自動(dòng)增益控制
　　圖形、文本和水印屏顯示功能
　　實(shí)時(shí)自適應(yīng)對比度調(diào)整
　　gamma校正、視頻停幀捕獲，并存儲至閃存
　　實(shí)時(shí)時(shí)鐘
　　用戶定義的可編程預(yù)置配置
　　通過rs-232與主機(jī)pc進(jìn)行通信
　　攝像機(jī)功能和參數(shù)遠(yuǎn)
　　程更新，攝像機(jī)至主機(jī)pc視頻數(shù)據(jù)傳送
　　intevac開發(fā)nightvista電子產(chǎn)品的最初方法是采用數(shù)字信號處理器。除了處理器之外，還需要其他幾個(gè)主要部件，包括ntsc視頻編碼器、一個(gè)rs-232接口、多個(gè)鎖相環(huán)（pll）、實(shí)現(xiàn)各種邏輯功能的cpld，以及幾個(gè)存儲器（fifo、sdram和閃存）。此外，這些部件需要四個(gè)不同的工作電壓（需要四個(gè)電源穩(wěn)壓器和不同的pcb板層），四個(gè)獨(dú)立的時(shí)鐘系統(tǒng)，以及各自的振蕩器和電源去耦電路?？傮w上，這些部件占用了五塊pcb，每一塊電路板大約兩平方英寸，堆疊在該攝像機(jī)兩英寸見方的外殼中。
　　硬件開發(fā)了幾個(gè)月之后，大家清楚的認(rèn)識到該解決方案難以達(dá)到intevac為nightvista設(shè)定的性能目標(biāo)，重量和功耗令人難以接受。而且，由于高密度堆疊的pcb功耗很大，帶來了明顯的熱管理問題。intevac決定中斷基于數(shù)字信號處理器的設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)而采用基于fpga的混合邏輯和軟核微處理器方案。intevac并沒有使用集成微處理器可編程邏輯的經(jīng)驗(yàn)，但是一個(gè)使用altera演示板的評估方案很有吸引力，其最新的低成本fpga能夠?qū)⒁粋€(gè)完整的32位risc處理器和存儲器模塊、pll以及大量的邏輯資源集成到一起，實(shí)現(xiàn)專用視頻信號處理功能。在fpga中集成pll可以解決與電路板級多時(shí)鐘系統(tǒng)相關(guān)的大量問題。