FPGA器件选型研究

作者:亚搏体育官网入口发布时间:2022-06-29 07:47

本文摘要:1章节 现场可编程门阵列FPGA有集成度低、体积小、灵活性可重配备、实验风险小等优点,在简单数字系统中获得了更加普遍的应用于。随着FPGA技术的成熟期和大大飞速发展,数字电路的设计只需一片FPGA器件、一些存储设备和一些电气模块给定电路的解决方案已沦为主流自由选择方案。

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1章节  现场可编程门阵列FPGA有集成度低、体积小、灵活性可重配备、实验风险小等优点,在简单数字系统中获得了更加普遍的应用于。随着FPGA技术的成熟期和大大飞速发展,数字电路的设计只需一片FPGA器件、一些存储设备和一些电气模块给定电路的解决方案已沦为主流自由选择方案。根据多年的应用于经验,涉及数字系统中,FPGA器件的选型十分最重要,不合理的选型不会造成一系列的先前设计问题,有时甚至不会使设计告终;合理的选型不光可以防止设计问题,而且可以提升系统的性价比,缩短产品的生命周期,取得预期将近的经济效果。

  经过深入研究,总结了以下选型问题:器件的供货渠道和开发工具的反对;器件的硬件资源;器件的电气接口标准;器件的速度等级;器件的温度等级;器件的PCB;器件的价格。  2FPGA器件选型应当考虑到的问题  2.1器件的供货渠道和开发工具的反对  目前,主要的FPGA供应商有Xllinx公司、Altera公司、Lattic公司和Actel公司,其中Xllinx公司和Altera公司的规模仅次于,能获取器件的种类非常丰富。FPGA的发展速度十分慢,很多型号的FPGA器件已不是主流产品,为了提升产品的生命周期,最差在货源较为脚的主流器件中选型。

目前,Altera公司的主流器件有CycloneⅡ,CycloneⅢ,StatixⅡ,StatixⅡGX,StatixⅢ和StatixⅢGX等系列,其中CycloneⅡ和CycloneⅢ系列主要应用于逻辑设计和非常简单的数字信号处理,StatixⅡ和StatixⅢ系列主要应用于高速简单数字信号处理和高速逻辑设计,StatixⅡGX和StatixⅢGX系列主要应用于通讯领域;Xllinx公司的主流器件有Spartan-3E,Spartan-3A,Virtex-4LX,Virtex-4SX,Virtex-4FX,Virtex-5LX,Virtex-5SX和Virtex-5FX等系列,其中Spartan-3E和Spartan-3A系列主要应用于逻辑设计和非常简单数字信号处理,Vir-tex-4LX和Virtex-5LX系列主要应用于高速逻辑设计,Virtex-4SX和Virtex-5SX系列主要应用于高速简单数字信号处理,Virtex-4FX和Virtex-5FX系列主要应用于嵌入式系统。  两家公司都获取了杰出的开发工具。Xllinx公司有构建研发环境ISE,Altera公司有构建研发环境QuartusⅡ,两个构建研发环境反对本公司所有器件的设计和研发。

该构建研发环境不仅功能强大、界面友好关系,而且有很多第三方合作伙伴获取适当的技术支持,能使器件取得更高的性能。因此,如果没类似应用于拒绝,建议最差在这两家公司展开器件选型。

  2.2器件的硬件资源  硬件资源是器件选型的最重要标准。硬件资源还包括逻辑资源、I/O资源、布线资源、DSP资源、存储器资源、锁相环资源、串行收发器资源和硬核微处理器资源等。

  逻辑资源和I/O资源的市场需求是每位设计人员最关心的问题,一般都会考虑到,可是,过度消耗I/O资源和布线资源有可能产生的问题却很更容易被忽视。主流FPGA器件中,逻辑资源都比较丰富,一般可以符合应用于市场需求。可是,在比较复杂的数字系统中,过度I/O资源的消耗可能会造成2个问题:FPGA负荷较轻,器件痉挛相当严重,设计中要考虑到器件的风扇问题;局部布线资源严重不足,电路的运营速度明显降低,有时甚至使设计无法适配器件,设计告终。

根据本人的应用于经验:  (1)在做到简单数字信号处理时,位数较为低的乘法器和除法器对全局布线资源的消耗量较为大;  (2)在做到逻辑设计时,双向I/O口对局部布线资源的消耗量较为大;  (3)在利用存储器资源设计滤波器的应用于场合,局部布线资源的消耗量较为大;  (4)在电气接口标准较为多,而逻辑比较复杂的应用于场合,局部布线资源的消耗量较为大。据Altera公司引荐,设计中最差能腾出30%以上的逻辑资源、20%以上的I/O资源和30%以上的布线资源。而且,从两家公司器件的结构看,Xllinx公司器件的可编程逻辑块相对于Al-tera公司要简单一些,用于一起要灵活性一些。

在一些简单的、掌控信号较为多的设计中,合适搭配Xllinx公司的产品。不过Xllinx公司器件布线资源是分段的,器件延时的可预测性要劣一些。在这些应用于场合,最差首先做到设计建模,对设计中的布线资源,特别是在是很更容易被忽视的局部布线资源,要有一个较为充份的理解,然后在考虑到器件选型,是较为理想的。  在做到乘法运算较为多而且对速度性能拒绝较为低的应用于场合,最差能搭配带上DSP资源较为多的器件,例如,Altera公司的StatixⅡ和StatixⅢ系列,Xllinx公司的Virtex-4SX和Virtex-5SX系列等。

  器件中的存储器资源主要有2种用途:不作高性能滤波器;构建小容量高速数据内存。这是一种较为宝贵的硬件资源,一般器件中的存储器资源都不过于多,存储器资源较多的器件逻辑容量也十分大,用得也较为较少,供货渠道也不多,器件价格也十分低。因此,在器件选型时,最差不要片面追求设计的集成度而搭配这种器件,可以考虑到搭配低端器件+外阔存储器的设计方案。


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