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62 Elektronik 22 2025 EMBEDDED-SYSTEME Konfigurierbare Logik in ressourcenbeschränkten Anwendungen FPGAs für jede Embedded-Herausforderung FPGAs meistern KI Effizienz und I Ozugleich – Altera zeigt wie Entwickler mit optimierten Familien und Kits flexibel jede Embedded-Herausforderung meistern können Von Rolf Horn ressourcenbeschränkte Anwendungen berücksichtigt werden müssen Der Text er läutert anschließend wie die verschiedenen Produktlinien auf spezifische Einsatz szenarien zugeschnitten sind und ver anschaulicht dies anhand von Bei spielen leistungsund kosten optimierter FPGAs aus dem Portfolio von Altera Abschließend stellt der Beitrag Development-Kits und Evaluierungsboards vor die sich zur Prototypenerstellung und Validierung von Designkonzepten einsetzen lassen Überlegungen zur Auswahl eines FPGAs Die Auswahl eines FPGAs für ein ressourcenbeschränktes System erfordert die Erfüllung mehrerer Designanforderungen und deren Abgleich mit der richtigen Lösung Es gibt mehrere wichtige FPGA-Merkmale zu berücksichtigen ➔➔ Anzahl der Logikelemente LE Als grundlegender Baustein eines FPGAs bestimmt die Anzahl der LEs wie viel kundenspezifische Logik implementiert werden kann Je höher die Anzahl desto komplexer können die Designs werden gehen aber mit der Erhöhung der Leistungsaufnahme der Kosten und der Gehäusegröße einher ➔➔ I Ound Speicher FPGAs dienen häufig als Verbindungslogik zwischen verschiedenen Komponenten innerhalb eines Systems Deshalb ist die Anzahl der I O-Pins ein wichtiger Faktor Um die I O-Performance zu steigern enthalten viele FPGAs festverdrahtete Logikblöcke für Schnittstellen wie PCI Express PCIe High-Speed-Speicher und Multi-Gigabit-Transceiver Darüber hinaus sind in einigen FPGAs Funktionen wie Analog Digital-Wandler ADCs und Flash-Speicher integriert Dies reduziert den Bedarf an Zusatzchips spart Platz auf der Leiterplatte und erhöht die Energieeffizienz ➔➔ Integration eines Prozessors Anstelle eines externen Prozessors kann im FPGA eine »Soft«-Mikroprozessoreinheit MPU implementiert werden Das spart Platz eignet sich jedoch eher für Anwendungen mit geringeren Anforderungen an die Prozessorleistung Für Anwendungen die schnellere effizientere MPUs benötigen können Designer ein FPGA mit einem Hard-Processor-System HPS in Betracht ziehen das eine MPU als festverdrahteten Logikblock im FPGAs implementiert ➔➔ Hardware-Beschleuniger FPGAs enthalten typischerweise spezielle DSP-Blöcke DSP digitale Signal verarbeitung die rechenintensive Aufgaben wie die Motion Control effizient erledigen Höherwertige Bausteine können zudem spezielle Tensor-Bild 1 Das FPGA Agilex 3 von Altera zeichnet sich durch seine leistungsstarken DSPund AI-Tensor-Blöcke aus Bilder Altera Der Bedarf an konfigurierbarer Logik wächst in ressourcenbeschränkten eingebetteten Systemen beständig Anwendungen wie Künstliche Intelligenz Bildverarbeitung oder industrielle Automatisierung erfordern eine flexible anwendungsspezifische Logik die den wachsenden Leistungsanforderungen gerecht wird und gleichzeitig strenge Energie-Größenund Kosten grenzen einhält Moderne FPGAs können diese konkurrierenden Anforderungen er füllen Dieser Artikel gibt einen Überblick über die wichtigsten Designkriterien die bei der Auswahl eines FPGAs für