ARM + FPGA架構有何種優勢

近年來，隨著中國新基建、中國制造2025的持續推進，單ARM處理器越來越難滿足工業現場的功能要求，特別是能源電力、工業控制、智慧醫療等行業通常需要ARM + FPGA架構的處理器平臺來實現特定的功能，例如多路/高速AD采集、多路網口、多路串口、多路/高速并行DI/DO、高速數據并行處理等。

到底ARM + FPGA架構有什么優勢？

ARM：接口資源豐富、功耗低，擅長多媒體顯示、邏輯控制等。

FPGA：擅長多通道或高速AD采集、接口拓展、高速信號傳輸、高速數據并行處理等。

因此，ARM + FPGA架構能帶來性能、功耗等綜合比較優勢，ARM與FPGA既可各司其職，各自發揮原本架構的獨特優勢，亦可相互協作處理更復雜的問題。

為何需要ARM + FPGA高速通信

在工業應用場景，一般FPGA作為數據采集前端，常常有大量的數據需要傳輸給ARM進行處理。如能源電力，會用FPGA作為高速AD或多通道AD采集，然后將產生的大量數據傳輸給ARM做AD數據存儲和處理；又如智慧醫療，FPGA需將采集和處理的高清視頻數據傳輸至ARM，讓ARM對高速視頻數據進行視頻顯示、編碼或存儲。因此，“ARM + FPGA高速通信”是“ARM + FPGA架構”項目成功的關鍵因素。

創龍科技為滿足能源電力、智慧醫療、軌道交通等行業日益增長的國產化需求，率先推出國產化率100%的RK3568J工業核心板，并提供基于RK3568J與FPGA的高速通信案例。

RK3568J + FPGA高速通信案例

下文將為大家介紹基于瑞芯微RK3568J（硬件平臺：創龍科技TL3568-EVM評估板）與Xilinx Artix-7（硬件平臺：創龍科技TLA7-EVM評估板）的PCIe高速通信案例。

ARM端基于PCIe總線對FPGA BRAM進行讀寫測試。應用程序通過ioctl函數發送命令開啟DMA傳輸數據后，等待驅動上報input事件；當應用層接收到input事件，說明DMA傳輸數據完成。

硬件搭建方面，使用M.2 Key M轉PCI-E 4X延長線將TL3568-EVM評估板的M.2 PCIe NVMe接口與創龍科技TLA7-EVM評估板的PCIe接口連接，并將TLA7-EVM評估板通過TL-DLC10下載器連接至PC機，硬件連接如下圖所示。

圖1 硬件搭建示意圖

按照創龍科技提供的案例用戶手冊進行操作，我們得出ARM與FPGA基于PCIe通信的實測數據，如下圖所示。實測寫操作的DMA傳輸速率為780.77MB/s，讀操作的DMA傳輸速率為563.06MB/s。

圖2 數據實測

圖3 數據解讀

國產化率100%的RK3568J方案