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一文教会你快速选型FPGA芯片_引脚_器件

萌界大人物 2024-12-06 07:12:34 0

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选取一家供应商

你面临的第一个问题当然是供应商和器件的选择。
常日供应商决策方向于你以前打仗最多的那家——如果你是一位FPGA初学者当然另当别论了。
或许这个决策早已由设计内部逻辑的工程师(大概便是你)依据熟习的供应商或第三方IP及其本钱完成了。

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供应商的软件工具也会影响到上述决策。
下载并利用这些软件工具,不须要硬件就能将设计带入仿真阶段。
这也是判断须要多大规模的FPGA的一种办法,条件是你的内部逻辑设计基本做完了。

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(图片来自网络侵删)

要想知道FPGA的水有多深,须要多走走各家供应商的网站。
如果你想从这些网站供应的海量(而且并不总是想象中那么清晰的)信息中有所收成,必须确保你有一整天空闲的韶光。

接下来是选取FPGA的系列和规模。
供应商都会将它们的产品细分成多个系列,常日以低端、中端和高端性能(和规模)这样的模糊观点加以区分。
片上RAM须要多大?要多少DSP/乘法模块,或千兆位收发器?

你可能须要通读一遍数据手册,找出诸如最大时钟频率和I/O时延等参数来帮助你选择精确的系列。
须要重申的是,拥有HDL代码是有很大帮助的,由于设计软件可以让你知道适宜哪种器件,它们是否能够知足你的性能哀求。

你的运用还可以从不改变PCB就能更新器件中受益。
一些FPGA系列包含浩瀚引脚兼容的器件,可以在须要时让你切换到更大(或更便宜和更小)的器件。
只是要确保针对最少数量的引脚输出进行设计。

不要忘了考虑其它一些细节,比如如何为不同的供电电压和I/O标准划分I/O组、PLL哀求以及DDR接口哀求。

须要更多的功率

常日很难打算一块电路板哀求的最大电流。
但FPGA电源设计相称有技巧。
FPGA所需电流很大程度上取决于逻辑设计和时钟频率。
同样一个器件在一个设计中可能只需0.5W,而在另一个设计中可能高达5W。

开拓工具(或一个独立的程序或电子数据表)该当可以为给定设计供应功率预估值,但它们须要从你那儿得到许多附加信息,个中一些可能只是有根据的推测。
如果有FPGA开拓板,就该当有方法丈量各种情形下的供电电流。
一些开拓板乃至内嵌电流计显示器,只是要确保增加足够多的余量来应对设计变动以及分外工艺/温度哀求。

下面是“难题”可能会涌现的时候:

做热剖析,并在必要时增加散热器。
FPGA哀求按顺序加电吗?(你的设计很随意马虎涌现5个或6个电源)至少可能须要一个“安静的”电源,常日用于片上PLL。
可以利用LDO加上一些无源滤波器件。
千兆位收发器电源也能从低噪声中受益。
确保你理解FPGA在上电和初始化时在做什么事。
许多器件在这个时候须要抽取很大的电流。

引脚及其他

接下来可以负责考虑引脚分配这件大事了。
同样,如果你的逻辑设计已经达到可以被编译的阶段,就让设计软件来供应帮助吧,或至少在做电路板之前验证你分配的引脚是可行的。
你当然已经处理过明显的资源,比如根据供电电压划分I/O组,确保诸如LVDS、SSTL或内部50Ω终端等“分外”引脚设置兼容它们所在的组和供电电压。

但在许多器件中存在更深层次的奇妙关系:在“不要在单端旗子暗记的2个IC绑定焊盘内放置差分对”,或“类似于参考电压的输入必须间隔时钟旗子暗记至少3个焊盘远”等字里行间隐含着繁芜的规则。
这些规则很随意马虎让人发疯。
如果让人不堪忍受,就让设计软件为你指出违例吧。
如果你不这样做,那么这些问题肯定会让你怠倦不堪。

接地反弹或并发开关噪声(SSN)是其余一个考虑成分。
由于FPGA的运用办法太多,以是供应商常常为最好的场景设计电源分配方案。
如果你的设计要充分发挥I/O功能,比方利用数量很多的快速同时开关输出,那么你可能须要“减少”实际可以利用的引脚数量。
只管即便减小驱动和压摆率设置常日是一个好主张。
设计软件也可能帮助进行SSN剖析。
我认为减小SSN的一个技巧是将未用引脚连接到地,然后在设计文件中将它们设置为输出,驱动‘0’。
这些引脚将被用作伪地引脚,虽然质量没有真实地好。

交付

现在是将凝聚了你心血的产品交付给PCB版图设计的时候了。
这里笔者不想深入谈论PCB设计,但会指出针对FPGA设计须要考虑的一些事变。

堆叠设计对任何繁芜的电路板来说都很主要,而在最繁芜的电路板中常日都能找到FPGA的身影。
随着500引脚芯片被认为是“中等规模”以及不断缩小的引脚间距,你可能须要十分留神走线逃逸图案、焊盘中的过孔、引脚区域内的去耦电容以及电源与地平面。

一定要有创造性。
必要时可以分割电源平面(当然要避免高速走线)。
如果足够小心,一些电源连接(常日是局部的电源,如PLL电源)可以放在旗子暗记层上。
将一些关键平面和旗子暗记放在最靠近FPGA的层。
留神一些专门的版图建议,比如针对DRAM的一些建议。

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