基于国产化ARM+FPGA的双核异构微系统设计与实现
电子技术应用
徐超1，解亚龙1，耿天祥2
1.中国电子科技集团公司第五十八研究所；2.无锡中微亿芯有限公司
摘要： 随着电子信息和封装技术的发展，在国防科技领域，弹载、无人机中传统由大量分立器件构成的板级方案已无法满足小型化的要求，针对当前武器装备中轻量化的发展趋势，提出了一种基于ARM+FPGA的国产化系统级封装（SiP）设计方案。该SiP内部将ARM Cortex-M4的MCU、FPGA、SPI Flash、LDO电路的四种电路集成到封装基板上，通过先进封装工艺实现了嵌入式硬件从板级到芯片级的小型化飞跃。该SiP设计在体积、重量上达到当前装备小型化要求的同时，软硬件开发又能兼容原分立设计方案。经装机试验验证，电路功能、性能完全满足要求，该设计方案解决了用户小型化轻量化的痛点。
中图分类号：TN42 文献标志码：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.257702
中文引用格式： 徐超，解亚龙，耿天祥. 基于国产化ARM+FPGA的双核异构微系统设计与实现[J]. 电子技术应用，2026，52(9)：46-51.
英文引用格式： Xu Chao，Xie Yalong，Geng Tianxiang. Design and implementation of dual core heterogeneous microsystems based on domestic ARM+FPGA[J]. Application of Electronic Technique，2026，52(9)：46-51.
中文引用格式： 徐超，解亚龙，耿天祥. 基于国产化ARM+FPGA的双核异构微系统设计与实现[J]. 电子技术应用，2026，52(9)：46-51.
英文引用格式： Xu Chao，Xie Yalong，Geng Tianxiang. Design and implementation of dual core heterogeneous microsystems based on domestic ARM+FPGA[J]. Application of Electronic Technique，2026，52(9)：46-51.
Design and implementation of dual core heterogeneous microsystems based on domestic ARM+FPGA
Xu Chao1，Xie Yalong1，Geng Tianxiang2
1.The 58th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation；2.Wuxi i-CORE Electronics Co.， Ltd.
Abstract： With the advancement of electronic information and packaging technologies, traditional board-level solutions composed of numerous discrete components in defense-related fields such as missile and UAV systems can no longer meet the requirements for miniaturization. In response to the current trend of lightweighting in weapon systems, this paper proposes an indigenous System-in-Package (SiP) design based on ARM+FPGA. The SiP integrates four circuit types—ARM Cortex-M4 MCU, FPGA, SPI Flash, and LDO circuits—onto the packaging substrate, achieving a leap from board-level to chip-level miniaturization through advanced packaging techniques. While meeting the size and weight requirements for current equipment miniaturization, this SiP design maintains compatibility with existing discrete component solutions in both hardware and software development. Testing results confirm that the circuit functionality and performance fully meet requirements, effectively addressing users' needs for miniaturization and lightweighting.
Key words : System in Package （SiP）；miniaturization；domestication
引言
信号处理技术作为现代电子信息系统的核心，在雷达、通信、遥测遥感、图像处理等领域发挥着至关重要的作用。近年来，随着应用场景的复杂化和算法需求的多样化，传统单一架构的信号处理平台已难以满足日益增长的计算性能、能效比和实时性要求[1-5]。
嵌入式计算技术的飞速发展为高性能信号处理平台提供了新的技术路径。其中，FPGA（现场可编程门阵列）凭借其高度并行处理能力和可编程硬件特性，在底层信号预处理方面展现出独特优势。而DSP（数字信号处理器）则以其高效的标量处理能力和灵活的软件编程模型，在复杂控制结构和算法流程处理中发挥着不可替代的作用。将这两种处理器有机结合的异构计算架构，已成为当今高性能信号处理板卡设计的主流方向[6-15]。
针对现代信号处理应用的高性能需求，本文研究并设计了一种基于FPGA微系统和DSP微系统的信号处理板卡，有效地降低了板卡的面积，提升了系统的可靠性。本文将从系统总体架构、硬件子系统设计、系统实现与测试等方面展开详细讨论，以期为相关领域的高性能信号处理板卡设计提供参考。
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作者信息：
徐超1，解亚龙1，耿天祥2
（1.中国电子科技集团公司第五十八研究所，江苏 无锡 214035；
2.无锡中微亿芯有限公司，江苏 无锡 214072）
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