FPGA系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)分享FPGA系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)分享
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1。芯片的選型包括FPGA芯片的選型原則，外圍芯片，比如存儲(chǔ)器，電源，接口芯片等等選擇的依據(jù)。我們會(huì)給大家推薦一些性能好，價(jià)格便宜而且好買到的芯片，節(jié)省你查詢芯片的時(shí)間。
2。原理圖設(shè)計(jì)技巧包括如果兼容不同型號(hào)的FPGA，保證系統(tǒng)設(shè)計(jì)的升級(jí)空間等。
3。PCB的設(shè)計(jì)基本原則對(duì)于一般的FPGA系統(tǒng)，只要保證這些基本原則，不必學(xué)習(xí)那些復(fù)雜的仿真軟件和高速PCB設(shè)計(jì)知識(shí)，一樣可以設(shè)計(jì)出穩(wěn)定可靠的硬件電路板。
4。電路調(diào)試技巧如何調(diào)試一塊剛剛焊接好的電路板，特別是對(duì)于第一次調(diào)試電路板的朋友一定會(huì)有所幫助的。
＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝第一部分：關(guān)于芯片選型的建議＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝
在網(wǎng)上經(jīng)常看到朋友問類似的問題，比如選Altera還是Xilinx芯片，選擇Altera公司的什么型號(hào)芯片，電源芯片選什么，SRAM選那個(gè)公司的等類似的關(guān)于芯片選型的問題。
在這里就給大家介紹一些關(guān)于芯片選擇的一些基本原則和建議，也歡迎大家參與討論！。
一。FPGA芯片的選擇依據(jù)
1。選擇FPGA芯片廠商。這一點(diǎn)比較容易，可以根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)實(shí)際條件，比如公司一直用那個(gè)公司的產(chǎn)品，或者實(shí)驗(yàn)室的師兄們都用那個(gè)公司的產(chǎn)品多一些等等。如果自己對(duì)那個(gè)公司的產(chǎn)品比較熟悉，還是不要輕易更換。因?yàn)閷W(xué)習(xí)軟件和了解芯片結(jié)構(gòu)還是需要一些時(shí)間的，而且也會(huì)引入一些設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)。人一般會(huì)有慣性的思維的，往往會(huì)把一些經(jīng)驗(yàn)帶到新的項(xiàng)目中，而實(shí)際上不同廠商的芯片在設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)方面還是有些不同的，對(duì)這個(gè)公司的芯片適合，不一定對(duì)另外公司的芯片適合。
如果是在新產(chǎn)品設(shè)計(jì)的適合選擇FPGA芯片廠商，那么可以參考以下的幾個(gè)原則：
A． 如果需要盡快上市，搶占市場(chǎng)，一般選擇開發(fā)簡(jiǎn)單的Altera或者Xilinx產(chǎn)品；
B．如果產(chǎn)品已經(jīng)穩(wěn)定，需要提高保密性能和穩(wěn)定性能，可以考慮Lattice，QuickLogic或者Actel公司的反融絲類型或者Flash類型的FPGA；
C． 如果需要很強(qiáng)的抗干擾性能，工作環(huán)境十分惡劣，如果航空航天，一般選Actel公司的產(chǎn)品。幾個(gè)廠商的FPGA簡(jiǎn)介： Altera的芯片在國(guó)內(nèi)的高校用的比較多，就像在高校里面用VHDL的人比較多一樣。Altera的芯片產(chǎn)品比較全，目前主要的就是 Flex10K系列，ACEX1k系列，Cyclone系列等應(yīng)用的比較廣泛，Stratix系列一般在通信等高端領(lǐng)域應(yīng)用比較多一些。 Flex10K是比較老的系列了，價(jià)格也很高，是5V的器件，主要應(yīng)用在5V的信號(hào)環(huán)境，抗干擾性能好一些，但是功耗和體積都比較大，規(guī)模也有限制。 ACEX1K是一個(gè)比較成功的系列，兼容5V和3.3V，如果系統(tǒng)是 3.3V是5V的混合信號(hào)系統(tǒng)，而且中5V信號(hào)比較多，建議采用ACEX1K系列，價(jià)格也不錯(cuò)。只是最大的規(guī)模是10萬門，升級(jí)空間小。 Cyclone系列目前Altera公司成本最低的FPGA，但是只能支持3.3V,不兼容5V信號(hào)。如果系統(tǒng)中只有3.3V或者5V信號(hào)不多，那么還是推薦您選擇cyclone系列的 FPGA。Xilinx的公司的產(chǎn)品更多的被企業(yè)采用。相對(duì)于altera,Xilinx的歷史更悠久一些，客戶更多。Xilinx公司對(duì)芯片提供的參考設(shè)計(jì)較Altera公司提供的涉及的領(lǐng)域更寬，品種更多。免費(fèi)使用的IP核也更多一些。 Xilinx的高端FPGA在市場(chǎng)上占有一定的優(yōu)勢(shì)，如VirtexII系列就是非常成功的。 Actel公司的FPGA以反融絲類型的為主，應(yīng)用與一些特定的領(lǐng)域； QuickLogic公司的CPLD也是以反融絲為主推，一般用于產(chǎn)品的加密，目前還很難******。其出品的集成了PCI硬核的FPGA是比較有特色的產(chǎn)品，較FPGA＋PCI接口芯片的方案成本更低，較FPGA實(shí)現(xiàn)PCI軟核的方案穩(wěn)定性更好。 Lattice公司目前也開始推廣低成本的應(yīng)用的FPGA產(chǎn)品，在本論壇的Lattice版面有更詳細(xì)的介紹。
2． 選擇FPGA型號(hào) 首先選擇好了某個(gè)系列的FPGA，接下來就要選擇一個(gè)具體的型號(hào)了。需要考慮的因素主要有以下幾點(diǎn)：A． 封裝主要在于選擇管腳的數(shù)目，如果管腳夠用，盡量選擇表貼封裝，如TQFP或者QFP的。不推薦選擇BGA的原因是：1） 會(huì)帶來的焊接成本提高；2） 增加了布線難度，可能不得不增加PCB的層數(shù)；3） 降低了測(cè)試性，增加了測(cè)試成本。 當(dāng)然，如果項(xiàng)目需要，必須選擇BGA封裝的，那么盡量選擇管腳間距大一些的，比如1mm或者0.8mm。例如，對(duì)于Cyclone系列的FPGA，EP1C12就有F324和Q240兩種封裝，前者是BGA的，后者是PQFP的。如果150個(gè)用戶IO對(duì)您的設(shè)計(jì)已經(jīng)足夠了，那么最好選擇后者，兩層板就可以做下來，而F324封裝的最少要4層板才行。B． 資源一般在設(shè)計(jì)的開始階段，無法估計(jì)規(guī)模大小。所有一般需要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來選擇。一般都要選擇你確定的封裝里面規(guī)模最大的型號(hào)。一般來說，相同的封裝會(huì)有不同的容量，比如Cyclone系列的PQFP240封裝，就有1C6和1C12兩個(gè)型號(hào)，資源相差一倍以上。那么實(shí)驗(yàn)階段就可以先用1c12做實(shí)驗(yàn)，將來再改用 1c6的，PCB不用重新設(shè)計(jì)。資源包括了邏輯資源（如LE或者Slice）和存儲(chǔ)資源（如M4K或BlockRAM）。選擇芯片的時(shí)候不僅要考慮邏輯資源夠用，還要保證存儲(chǔ)資源夠用。假如您的設(shè)計(jì)用了1000個(gè)LE，200Kbit的存儲(chǔ)器，如果從邏輯資源考慮，EP1C6就足夠了，有接近6000個(gè)LE，但是M4K的容量確不能滿足要求。如果不想更改設(shè)計(jì)，您就必須選擇EP1C12了。C． 升級(jí)性為了以后增加功能或者升級(jí)性能，您的FPGA設(shè)計(jì)好后，必須有一定的升級(jí)空間。比如您目前的設(shè)計(jì)用了70％的芯片資源，那么您就必須考慮是否能夠滿足將來的需要了。（Xilinx和Altera的FPGA產(chǎn)品都是基于SRAM的，上電后需要外部cpu或者儲(chǔ)存器進(jìn)行配置才能工作。配置過程中，如果出現(xiàn)干擾，就會(huì)產(chǎn)生配置錯(cuò)誤。而Actel公司的反融絲型FPGA與ASIC一樣，是固化在芯片內(nèi)部的，上電就開始工作的，所以說更抗干擾性能更強(qiáng)一些。但是只能燒寫一次，開發(fā)起來成本比較高，周期也長(zhǎng)一些。必須充分仿真，否則差一點(diǎn)點(diǎn)就要費(fèi)一個(gè)片子啊。可以采用Altera的芯片做原型的驗(yàn)證和樣機(jī)。經(jīng)過測(cè)試，如果不能滿足要求，在更換Actel的芯片，這樣可以保證邏輯部分是沒有問題的。Altera的芯片目前也采用了一些措施，比如差錯(cuò)重新配置等，也可以用外部的cpu來配置FPGA，上電后對(duì)fpga進(jìn)行簡(jiǎn)單的測(cè)試，如果有問題，再重新配置。如果邏輯規(guī)模不大，可以采用MAXII系列的CPLD，由于采用了Flash結(jié)構(gòu)，不需要外部配置，可靠性要高很多。）
二。FPGA主要的外設(shè)芯片選擇 RedLogic根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，推薦您一些芯片，供您參考。其他應(yīng)用的芯片，您可以到我們的網(wǎng)站上咨詢。1． 電源芯片如果電流較小，可以選用AS1117系列， 表貼型封裝；如果電流較大，可以選用AS28xx系列， 表貼型封裝；2． 存儲(chǔ)芯片盡量選擇升級(jí)空間大，管腳兼容的系列；SDRAM一般選擇SAMSUNG的K4S系列，或者現(xiàn)代的HY57V系列；ASRAM一般選擇ISSI的61LV系列；NOR FLASH一般選擇AMD的29LV系列或者SST的芯片；NANDFLASH一般選擇SAMSUNG的K9S系列； linux操作系統(tǒng)文章專題:linux操作系統(tǒng)詳解（linux不再難懂）
評(píng)論