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DIGITAL PROGRAMMABLE LOGIC 48 - ELETTRONICA OGGI 486 - MAGGIO 2020 re le funzionalità esistenti o aggiungerne di nuove per prolungare la vita del sistema. Un SoC, anche se assicura in genere le prestazioni più elevate, è una soluzione costosa e richiede molto tem- po. Inoltre, tutti gli algoritmi implementati nella struttu- I progettisti sono sempre alla ricerca di modalità che permettano di progettare sistemi in grado di fornire una soluzione di elaborazione ottimizzata che rie- sca a soddisfare tutti i loro requisiti applicativi. In molte situazioni, questa soluzione ottimale richiede l’uso di FPGA (Field Programmable Gate Array), ma purtroppo molti progettisti non conoscono bene caratteristiche e capacità di questi dispositivi e le tecniche da utilizzare per integrarli nei loro design. Questo articolo descriverà brevemente gli scenari di progettazione che possono trarre beneficio dall’uso degli FPGA, oltre ad analizzare il loro funzionamento. Nella parte finale verrannno brevemente descritte al- cune soluzioni presenti sul mercato unitamente ai loro kit di sviluppo. FPGA: i motivi di una scelta Esiste un’ampia gamma di applicazioni di calcolo, per ognuna delle quali è possibile utilizzare un approccio differente che prevede l’uso di microprocessori (MPU) e microcontroller (MCU) standard, unità di elaborazio- ne grafica (GPU) standard, FPGA e dispositivi System- on-Chip (SoC) personalizzati. Per decidere quale utiliz- zare, occorre procedere a un’attenta valutazione e a un esame approfondito dei requisiti. Ad esempio, quando operano su progetti che preve- dono il ricorso a tecnologie all’avanguardia come le stazioni base 5G, i progettisti devono tener conto del fatto che standard e protocolli sono ancora in una fase evolutiva. Di conseguenza, è necessaria una risposta rapida ed efficiente a qualsiasi modifica delle specifi- che che non sia sotto il loro controllo. Inoltre, è necessario un elevato grado di flessibilità per rispondere alle future modifiche degli standard e dei protocolli che possono verificarsi dopo l’installazione sul campo dei sistemi. Senza dimenticare la necessità di correggere bug imprevisti nelle funzionalità del si- stema o di “riparare falle” nella sua sicurezza, modifica- Un utile ripasso sulle caratteristiche fondamentali degli FPGA e sulla loro evoluzione e modalità di utilizzo, insieme a una panoramica dei principali tool di sviluppo da utilizzare in fase di progettazione Rich Miron Applications Engineer Digi-Key Electronics FPGA: uno sguardo in profondità Fig. 1 – Gli FPGA più semplici contengono solo la struttura programmabile e GPIO configurabili (a). Architetture diverse ampliano le potenzialità di questa struttura fondamentale con l’aggiunta di blocchi SRAM, PLL e circuiti per la gestione del clock (b), blocchi DSP e interfacce SERDES (c), core di processore hard integrati e periferiche (d) Fig. 2 – Ogni blocco logico programmabile contiene un insieme di elementi – tra cui una tabella di ricerca, un multiplexer e un registro – che possono essere configurati (programmati) per comportarsi come richiesto