汽車制造商收到了這樣的一張通知：投資多年所開發(fā)且原訂還將生產(chǎn)10年的微控制器產(chǎn)品即將停產(chǎn)（EOL），而自己正使用著這款組件－－沒有什么比這更糟糕的事了。然而，過去幾年來，由于半導體供貨商進行產(chǎn)品整合與削減產(chǎn)品線，使得曾經(jīng)相當普遍用于汽車系統(tǒng)中的好幾款微控制器和微處理器已經(jīng)停產(chǎn)。

　　在過去，受到這一沖擊的制造商們一般有兩種選擇：在停產(chǎn)前一次全部購齊，不然就重新設(shè)計產(chǎn)品。一次購足的作法可能造成資金凍結(jié)的問題。至于重新設(shè)計，如果只是單純的調(diào)整線路板布局即可支持不同的組件還算簡單，但要選擇一款新的微控制器系列則需要花費大量的軟件編寫與測試時間。

　　選擇不同的微控制器系列時，軟件的兼容性是主要的障礙。大多數(shù)公司在軟件的開發(fā)、測試和驗證方面已經(jīng)進行了大量的投入。因此，將設(shè)計轉(zhuǎn)換到一個新的架構(gòu)時，通常需要復雜且代價高昂的軟件移植。如果這種轉(zhuǎn)換發(fā)生在產(chǎn)品生命周期的中期，那么為了確保硬件平臺之間不至于出現(xiàn)兼容性方面的問題，制造商們就必須格外小 心。

　　尋求第三種選擇方案

　　舉例而言，一家引擎控制系統(tǒng)制造商最近發(fā) 現(xiàn)自己面臨著組件停產(chǎn)窘?jīng)r。該制造商發(fā)現(xiàn)，如果將沿用了15年的原程序代碼移植到全新的結(jié)構(gòu)，并進行全面的功能測試的話，那可能必須耗費多位人力投入多年的時間。而且，由于先前的軟件團隊已經(jīng)進行了其他的計劃，因而也不得不聘用額外的人員來進行這項工作。在針對這種架構(gòu)變化進行時間與經(jīng)費方面的評估之后，這 家制造商開始尋找能與其現(xiàn)有系統(tǒng)兼容的程序代碼解決方案。

　　“第三種選擇”的解決方案是采用一種以非揮發(fā)性為主的FPGA ，例如LatticeXP2 ，再加上與現(xiàn)有微控制器兼容的第三方知識財產(chǎn)權(quán)（IP）核心。萊迪思（Lattice）的合作伙伴Digital Core Design（DCD）擁有一款與該制造商要求非常相近的微控制器核心。因此，DCD提議修改現(xiàn)有的核心，使其與停產(chǎn)組件的外圍設(shè)置可相互搭配（圖1 ） 。

　　該制造商堅持要求新的解決方案必須與原系統(tǒng)的作業(yè)情況完全一致。包括外部與內(nèi)部的時序、處理器的功能，甚至相同的二進制程序代碼都無需修改即可執(zhí)行；這種兼容性的要求甚至還包括內(nèi)建于原處理器程序代碼中的所有軟件時序循環(huán)。而在硬件方面，這個解決方案必須與原微控制器具備相同的電路板面積與接腳，并能連接到相同 的接口。此外，還必須具有防止未經(jīng)授權(quán)修改配置的高安全性要求。

　　系統(tǒng)解決方案

　　非揮發(fā)性的LatticeXP2 FPGA結(jié)合了SRAM和閃存技術(shù)，并使其整合在同一顆芯片上。上電時， FPGA的配置以平行的方式從Flash復制到SRAM，因而初始化該組件，并可在不到2毫秒的時間內(nèi)進入正常運作狀態(tài)（圖2 ） 。

　　快速啟動的功能使非揮發(fā)FPGA輕而易舉地取代了ASSP微控制器，因為應(yīng)用程序不必等待從外部內(nèi)存加載FPGA配置的過程。基于閃存的FPGA邏 輯內(nèi)部還具備一些安全特性，以防止未經(jīng)授權(quán)的讀取或修改內(nèi)部存儲器配置。這也確保不至于發(fā)生任何未經(jīng)授權(quán)的復制或篡改內(nèi)部閃存配置的情況。

　　等到確定可替代的硬件后，最后一步就是讓軟件功能與原有的微控制器相匹配。DCD從該公司大量的數(shù)據(jù)庫中選擇現(xiàn)有且經(jīng)測試與驗證過的外圍設(shè)備核心，從而實現(xiàn)大部份的需求。然而，由于也用了一些少數(shù)的新外圍設(shè)備，因而必須特別小心處理，才能符合原有微控制器的要求。

　　由于數(shù)字FPGA不具有模擬轉(zhuǎn)換器，因此設(shè)計者所面臨的最大挑戰(zhàn)就在于原有的微控制器擁有著8個模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器信道。為了因應(yīng)這一挑戰(zhàn)，DCD編寫了一款 IP，采用相同的軟件接口（控制與數(shù)據(jù)緩存器）連接至內(nèi)部總線，而且可與各種外部序列和平行的ADC相連接。然后，只須再選擇一款與原微控制器具有相同轉(zhuǎn)換時序與精密度的ADC即可。

　　該制造商最后使用的解決方案是一個新的控制器單元 ，其中搭載了LatticeXP2 FPGA、ADC組件和頻率產(chǎn)生器。PLCC可與制造商的PCD直接連接，并以接腳對接腳的方式直接取代了原有的微控制器。由于該芯片內(nèi)含開機內(nèi)存，因而減少了電路板上的組件數(shù)，以實現(xiàn)一款較小型的最終解決方案。

　　結(jié)論

　　產(chǎn)品汰舊換新的情況在汽車制造領(lǐng)域還將持續(xù)發(fā)生，但是目前已經(jīng)有了使用FPGA加上微控制器IP的替代方案。具有快速啟動特性的LatticeXP2 FPGA為汽車制造業(yè)提供了一種安全、小尺寸，并且滿足更長生命周期需求的解決方案。這種微控制器IP架構(gòu)是一種快速且具有成本效益的方法，不但可取代現(xiàn)有的微控制器，同時也能又保持與原系統(tǒng)設(shè)計完全相同的軟件兼容性。一款接腳兼容的解決方案使制造商能夠更專注于驗證FPGA內(nèi)部的IP核心，而不必再對硬件和軟件進行全面的重新設(shè)計與驗證。