Altera CPLD / FPGA Sblocco microcontrollori

Informazioni su Altera Corporation

Altera Corp. è un'azienda globale di semiconduttori, che serve clienti nei mercati telecom e wireless, automazione industriale, militare e automotive, networking, computer e storage e altri mercati verticali. Il suo altro mercato verticale include sottomercati di broadcast, consumer, medical e test. Progetta, produce e commercializza una varietà di prodotti: i dispositivi logici programmabili (PLD), che consistono in field-programmable gate array (FPGA) e complex programmable logic device (CPLD), sono circuiti integrati semiconduttori standard, o chip, che i clienti dell'azienda programmano per eseguire le funzioni logiche desiderate nei loro sistemi elettronici; i dispositivi power system-on-chip (PowerSoC), semplificano e guidano la miniaturizzazione dei circuiti di alimentazione tipicamente presenti nei sistemi elettronici, i core di proprietà intellettuale (IP), che possono essere concessi in licenza dai clienti per aggiungere funzioni standard ai loro progetti PLD; e il software di sviluppo proprietario che opera su personal computer e workstation di ingegneria, viene utilizzato dai clienti per sviluppare, compilare e verificare i propri progetti, e quindi programmare i propri progetti nei PLD. L'azienda è stata fondata nel 1983 da Robert F. Hartmann, Michael Magranet, Paul Newhagen e James D. Sansbury e ha sede a San Jose, CA. Nonostante la flessibilità, gli FPGA non sono immuni da attacchi side-channel che potrebbero compromettere progetti sensibili.

I Field Programmable Gate Array o FPGA un tempo erano semplici blocchi di porte che possono essere configurati dall'utente per implementare la logica desiderata. In confronto, un microprocessore è una CPU o Central Processing Unit semplificata. Esegue un programma che contiene un set specifico di istruzioni. La differenza principale tra FPGA e microprocessori è la complessità. Sebbene entrambi varino in complessità a seconda della scala, i microprocessori tendono ad essere più complessi degli FPGA. Ciò è dovuto ai vari processi già implementati in essi. I microprocessori hanno già un set fisso di istruzioni, che i programmatori devono imparare per creare il programma funzionante appropriato. Ognuna di queste istruzioni ha il proprio blocco corrispondente già cablato nel microprocessore. Un FPGA non ha alcun blocco logico cablato perché ciò vanificherebbe l'aspetto field programmabile. Un FPGA è disposto come una rete con ogni giunzione contenente un interruttore che l'utente può attivare o disattivare. Ciò determina come viene definita la logica di ogni blocco. Programmare un FPGA implica imparare l'HDL o l'Hardware Description Language; un linguaggio di basso livello che alcuni dicono essere difficile quanto il linguaggio assembly. Per la validazione della sicurezza, alcuni ingegneri eseguono l'estrazione del firmware per analizzare il contenuto del bitstream.

Lo sviluppo e il calo di prezzo dei semiconduttori e dell'elettronica in generale ha lentamente sfumato i confini tra FPGA e microprocessori combinando letteralmente i due in un singolo package. Ciò conferisce al package combinato molta più flessibilità. Il microprocessore esegue la maggior parte dell'elaborazione effettiva ma delega le attività più specifiche a un blocco FPGA. Ciò consente di ottenere il meglio da entrambi i mondi. Il microprocessore può gestire le attività generali mentre i blocchi FPGA personalizzati danno la possibilità di incorporare blocchi unici. Tuttavia, tentare di violare la crittografia dei file di configurazione è una seria preoccupazione per la protezione della proprietà intellettuale.

Altera- (ALTR) progetta, produce e commercializza dispositivi logici programmabili (PLD), circuiti integrati specifici per l'applicazione (ASIC), blocchi di costruzione di progettazione predefiniti e strumenti di sviluppo associati. Ha operazioni principalmente in Nord America, Asia Pacifico, Europa e Giappone. L'azienda è stata fondata nel 1983 e ha sede a San Jose, California. Alcune funzionalità di debug potrebbero sbloccare modalità di test nascoste, ma richiedono una gestione attenta.

Cos'è un FPGA? FPGA sta per Field Programmable Gate Array. Analizziamo il termine: 1. Field-Programmable: Un FPGA è prodotto per essere facilmente riconfigurato da sviluppatori, progettisti o clienti. Per programmare un FPGA come una configurazione specifica, si utilizza Verilog HDL o VHDL (Hardware Description Language) come linguaggio standard per la programmazione FPGA. 2. Gate-Array: Un FPGA consiste in un array di porte/blocchi logici programmabili come AND, OR, XOR, NOT, elementi di memoria, componenti DSP, ecc., e interconnessioni riconfigurabili che servono a collegare le porte logiche tra loro per eseguire una funzione specifica. Quindi, gli FPGA non sono altro che blocchi logici e interconnessioni che possono essere programmati da linguaggi di descrizione hardware (Verilog HDL/VHDL) per eseguire diverse funzioni complesse. Un dump del bitstream è spesso il primo passo nell'analisi del comportamento di un progetto.

Infatti, gli FPGA possono essere utilizzati per implementare quasi tutti gli algoritmi DSP. Alcuni FPGA includono anche processori soft-core embedded come MicroBlaze di Xilinx, Nios II di Altera, ecc. così da poter utilizzare C, C++, ecc. per programmare il processore come facciamo con un microcontrollore. Inoltre, i processori soft possono comunicare con acceleratori hardware per accelerare le operazioni DSP complesse così da ottenere un sistema embedded più flessibile per applicazioni di nicchia. L'ingegneria inversa del bitstream è talvolta necessaria per la manutenzione di sistemi legacy.

In qualità di progettista FPGA da diversi anni, ecco cinque motivi per cui amo la progettazione FPGA: 1. Dimostrazione on-chip (FPGA) molto veloce. Il motivo principale per cui amo la progettazione FPGA è che è molto veloce verificare un progetto su FPGA. Mentre gli ASIC potrebbero impiegare diversi mesi solo per il tape-out e un'altra latenza per la progettazione PCB, tutto è risolto sull'FPGA e dobbiamo solo scaricare il file di programma sull'FPGA utilizzando uno specifico strumento di programmazione FPGA e vedere come funziona sull'FPGA. Le schede FPGA di Xilinx e Altera forniscono gli IO necessari e circuiti di supporto aggiuntivi come LCD, LED singoli, LED a 7 segmenti, porte di comunicazione (USB, UART, VGA, HDMI, PS2, FMC, ecc.), ADC, DAC, CODEC, ecc. così che l'FPGA possa comunicare facilmente con altri chip per il processo di verifica. Un hack dannoso potrebbe riprogrammare il dispositivo al volo, quindi il secure boot è critico.