Hay varios enfoques:
* Core del procesador suave + RTO: Este es el enfoque más común. Usted instancia un núcleo de procesador suave (como un RISC-V, ARM Cortex-M, u otros) dentro de la tela FPGA. Luego, compila y ejecuta un RTOS estándar (como Freertos, Zephyr o VXWorks) en ese procesador suave. Esto es similar a cómo usaría un RTOS en un microcontrolador, pero con la flexibilidad y personalización adicional de la FPGA.
* Core de procesador duro + RTO: Algunos FPGA tienen núcleos de procesador duros integrados (por ejemplo, Xilinx Zynq). Puede ejecutar un RTOS en estos núcleos como en cualquier otro microprocesador.
* RTO personalizados en hardware (HDL): Este es un enfoque más avanzado y menos común. Puede diseñar un RTOS simplificado directamente en el lenguaje de descripción de hardware (VHDL o Verilog). Esto generalmente se haría para restricciones en tiempo real muy específicas donde el rendimiento de un procesador blando es insuficiente. Es significativamente más complejo desarrollar y depurar que el uso de un RTOS previamente construido en un procesador suave.
* Enfoque híbrido: Combinando elementos de lo anterior, por ejemplo, un núcleo de procesador suave que ejecuta un RTOS para tareas de nivel superior, mientras que los bloques de hardware dentro del FPGA manejan funciones críticas de tiempo específicas.
Ventajas de usar un RTOS en un FPGA:
* Rendimiento determinista en tiempo real: Especialmente con un RTOS de hardware personalizado o un RTOS de procesador suave bien optimizado, puede lograr un control de sincronización muy preciso.
* Flexibilidad y personalización: Puede adaptar el RTOS y el hardware a sus necesidades de aplicación específicas.
* Integración de hardware y software: La estrecha integración del hardware y el software permite sistemas altamente optimizados.
Desventajas:
* aumentó la complejidad: Diseñar y depurar un sistema basado en FPGA es generalmente más complejo que trabajar con un microcontrolador.
* Consumo de recursos: El RTOS y el procesador SOFT consumirán recursos FPGA (células lógicas, memoria).
* Consumo de energía: Dependiendo de la implementación, el consumo de energía puede ser más alto que un sistema basado en microcontroladores.
En resumen, la incrustación de un RTOS en un FPGA es factible y a menudo beneficioso para aplicaciones que requieren alto rendimiento, tiempo preciso y una estrecha integración de hardware y software. El mejor enfoque depende en gran medida de los requisitos de aplicación específicos y la experiencia del ingeniero.