„ARM for FPGA“: Kostenlose Cortex-M-Prozessoren für Xilinx-FPGAs

| Redakteur: Michael Eckstein

FPGA-Basis für ARM: Die Zynq UltraScale+ RFSoC-Familie verfügt über ein integriertes Funkmodul für 5G Wireless, Cable Remote-PHY und Radar.
FPGA-Basis für ARM: Die Zynq UltraScale+ RFSoC-Familie verfügt über ein integriertes Funkmodul für 5G Wireless, Cable Remote-PHY und Radar. (Bild: Xilinx)

Flexiblere Embedded-Designs entwickeln: Über sein DesignStart-Programm gewährt ARM Embedded-Entwicklern kostenlos Zugriff auf seine Cortex-M-IP – sofern sie Xilinx-FPGAs einsetzen.

Auf dem Xilinx Developer Forum hat ARM angekündigt, künftig kostenlos Cortex-M-IP für Projekte bereitzustellen, die auf Xilinx-FPGAs basieren. Nach Angaben von ARM vereint die Kooperation mit Xilinx die Vorteile des „robustesten und ausgereiftesten Embedded-Ökosystems der Branche mit der Flexibilität von Xilinx-FPGAs“, sagt Phil Burr, Direktor Portfolio Produktmanagement von ARM. Ziel ist es laut ARM, eine übergreifende, gemeinsame Software-Basis für Geräte bereitzustellen.

Zwischen 2016 und 2022 wird die Zahl von Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) und Programmable Logic Devices (PLDs) um 74% zunehmen, prognostiziert Marktforscher Gartner in seiner aktualisierten Studie „Semiconductor Forecast Database“ vom Juli 2018. Der Grund: Technologien würden sich immer schneller entwickeln und verstärkt Grenzen überschreiten – was eine steigende Flexibilität bei den Produktdesigns erfordere.

Druck auf Entwickler wächst, flexiblere Designs zu entwerfen

Keine Frage: Der Druck auf Entwickler und OEMs steigt, flexible, anwendungsoptimierte Designs schneller und zu geringere Kosten zu entwickeln. Damit das gelingt, müssen Entwickler aus Sicht von ARM leichten Zugriff auf die am weitesten verbreiteten Prozessoren und dem breitesten Spektrum an Software, Tools und Know-how haben – sei es auf FPGAs, System-on-a-Chip (SoC) oder Single Board Computer (SBC).

Daher will ARM künftig mit Xilinx, seines Zeichens Marktführer für FPGAs, zusammenarbeiten. Über das eigene DesignStart-Programm will ARM „die Funktionalität der Cortex-M-Prozessoren auf FPGAs übertragen und so die standardisierte und gut skalierbare Prozessorarchitektur dem gesamten Xilinx-Portfolio verfügbar machen“, sagt Burr. Diesen Schritt hat ARM auf dem Xilinx Developer Forum in San Jose angekündigt. Neben dem schnellen, kostenlosen Zugang zu der Softprozessor-IP hebt ARM die Integration mit Xilinx-Tools und Software-Entwicklungsumgebungen hervor. Durch das Nutzen dieser Technologien ließen sich FPGA-basierte Designs schneller entwickeln.

Umfassendes Ökosystem aus Software, Tools und Dienstleistungen

Cortex-M-Prozessoren werden von einem breit aufgestellten Technologie-Ökosystem aus Software, Tools und Dienstleistungen unterstützt. Entwicklern stehen vielfältige Optionen bereit, mit denen sie ihr Projekt auf Faktoren wie Designanforderungen, Budget, Ressourcenverfügbarkeit und Time-to-Market abstimmen können. In einer immer stärker vernetzten Welt mit vielfältigen Anwendungen und Anforderungen kann dies entscheidend für den Erfolg sein.

Zu diesen Optionen zählen SBCs, handelsübliche Chips, FPGAs und kundenspezifisches Silizium. Die durch anwendungsoptimierte FPGA- und kundenspezifische Siliziumdesigns ermöglichte Designflexibilität und Differenzierung kann Herstellern nach Ansicht von ARM einen Wettbewerbsvorteil verschaffen. Konkret stünden folgende O zur Verfügung:

  • Maximale Auswahl und Flexibilität: Einfacher und sofortiger Zugriff auf Cortex-M1 (eine FPGA-optimierte Version des Cortex-M0-Prozessors) und Cortex-M3 Softprozessor-IP für die FPGA-Integration mit Xilinx-Produkten – alles ohne Lizenzgebühr und ohne Lizenzgebühren.
  • Reduzierte Softwarekosten: Durch die Möglichkeit, die maximale Wiederverwendung von Software über das gesamte Produktportfolio eines OEMs auf einer standardisierten CPU-Architektur zu erreichen, die vom Einplatinencomputer bis hin zum FPGA skaliert.
  • Einfaches Design: Leichte Integration mit dem Xilinx-System und peripherer IP durch die Vivado Design Suite, mit einem Drag-and-Drop-Designansatz zum Erstellen von FPGA-Systemen mit Cortex-M-Prozessoren.
  • Verkürzte Time-to-Market: Zugang zu einem umfangreichen Software-Ökosystem und einer Wissensdatenbank anderer anwender, die auf Arm entwickeln. Dazu zählt auch ARM Keil MDK, eine vollwertige Softwareentwicklungssuite für ARM-basierte Mikrocontroller.

Xilinx-basierte Designs mit ARM-IP optimieren

Die Kooperation von ARM und Xilinx soll möglichst vielen Entwicklern die Flexibilitätsvorteile der ARM-Prozessoren nahebringen. „ARM for FPGA“ vereinfacht die Entwicklung von Projekten auf Basis einer einheitlichen Architektur, die die Portfolios von Spartan, Artix und Zynq von Xilinx umfasst.

Entwickler könnten heterogene Berechnungen auf einer einzigen Prozessorarchitektur ausführen, indem sie die im Zynq-SoC-Portfolio integrierten Cortex-A-Prozessoren neben der neu verfügbaren Cortex-M Soft-IP in DesignStart verwenden. Durch das Zuordnen von Verarbeitungsaufgaben zu ausgesuchten Rechenkernen – etwa Hochleistungs-Cortex-A, Echtzeit-Cortex-M oder kundenspezifische Logik – sollen Entwickler komplexere Produkte entwickeln können.

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