FPGA區(qū)別于其它通用邏輯器件的不同點(diǎn)
發(fā)布時(shí)間:2017-08-16 責(zé)任編輯:susan
【導(dǎo)讀】FPGA器件的選用同其它通用邏輯器件不同,除考慮器件本身的性能外,軟件下具也很重要。目前市場(chǎng)上已有的FPGA器件生產(chǎn)廠家有20多個(gè),而設(shè)計(jì)軟件除生產(chǎn)廠家自行研制的軟件外還有50多種。FPGA器件的價(jià)格已經(jīng)不菲,更不用說設(shè)計(jì)軟件的價(jià)格,所以如何選用合適的FPGA器件,不只是一件一次性的工作,還涉及到設(shè)計(jì)軟件的選用以及今后進(jìn)一步下作的開展。
首先,用戶應(yīng)該根據(jù)自身的技術(shù)環(huán)境、技術(shù)條件、使用習(xí)慣等選擇一種合適的軟件工具,同時(shí)要兼顧EDA技術(shù)的發(fā)展。占據(jù)優(yōu)勢(shì)的軟件供應(yīng)商同人多數(shù)芯片制造商建立了良好的合作伙伴關(guān)系,所以,擁有一種設(shè)計(jì)軟件,再進(jìn)一步選擇不同的工具庫(kù),或增加部分配置,即可對(duì)不同廠家的不同種類的FPGA產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)。
其次,用戶可根據(jù)設(shè)計(jì)的需要確定選擇哪一類FPGA器件。如果用于航天、軍事領(lǐng)域,反熔絲技術(shù)的一次編程型FPGA是首選;如果要完成多種算術(shù)運(yùn)算,或是要求在較高速度下,F(xiàn)PGA/CPLD是較好的選擇;而對(duì)于功能復(fù)雜的時(shí)序邏輯電路而言,標(biāo)準(zhǔn)門陣列單元型的FPGA具有集成度高、保持靈活和功耗低的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)然,這只是通用準(zhǔn)則,關(guān)鍵是所選擇的器件能滿足設(shè)計(jì)要求的所有功能,在此基礎(chǔ)上,再利用上述準(zhǔn)則確定具體的一種器件。
第三,選定某一廠家的產(chǎn)品,生產(chǎn)同類器件的廠家很多,一般依據(jù)以下準(zhǔn)則進(jìn)行選擇。
(1) 選擇有設(shè)計(jì)軟件支持的廠家的芯片,這樣可減少資本投入,降低成本。
(2) 選擇產(chǎn)品設(shè)計(jì)性能改進(jìn)有余量的。如果所選擇的芯片是某一廠家產(chǎn)品中容量:最大,或是速度最高的,那么,一但設(shè)計(jì)需要改進(jìn),則有可能在該廠家的芯片中再選不出合適的來(lái)了。
(3) 設(shè)計(jì)應(yīng)用的延續(xù)性和可擴(kuò)展性。如果所選廠家的產(chǎn)品具有很大的局限性,則有可能僅僅適用于很少一部分設(shè)計(jì),從而造成設(shè)計(jì)軟件投入上的浪費(fèi)。
(4) 選擇性能價(jià)格比最優(yōu)的。盡管象Xilinx 、Altera這樣的器件生產(chǎn)廠家都在通過降價(jià)來(lái)作市場(chǎng)宣傳,大多數(shù)FPGA芯片的價(jià)格還是比較高的,所有在滿足上述準(zhǔn)則的情況下適當(dāng)考慮價(jià)格也是有必要的。
FPGA器件的發(fā)展非??欤厦娴慕y(tǒng)計(jì)是從市場(chǎng)的角度出發(fā)對(duì)市場(chǎng)份額較大、行業(yè)內(nèi)目前處于領(lǐng)先地位的部分廠家進(jìn)行的,具有一定的代表性,但不是十分全面。只有不斷跟蹤這一領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展和市場(chǎng)動(dòng)態(tài)才能對(duì)FPGA產(chǎn)品有更加全面、不斷更新的認(rèn)識(shí),在今后的設(shè)計(jì)中更好地利用FPGA,以提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)水平。
由于FPGA具備設(shè)計(jì)靈活、可以重復(fù)編程的優(yōu)點(diǎn),因此在電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。在工程項(xiàng)目或者產(chǎn)品設(shè)計(jì)中,選擇FPGA芯片可以參考以下的幾點(diǎn)策略和原則。
盡量選擇成熟的產(chǎn)品系列
FPGA芯片的工藝一直走在芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域的前列,產(chǎn)品更新?lián)Q代速度非???。穩(wěn)定性和可靠性是產(chǎn)品設(shè)計(jì)需要考慮的關(guān)鍵因素。廠家最新推出的FPGA系列產(chǎn)品一般都沒有經(jīng)過大批量應(yīng)用的驗(yàn)證。選擇這樣的芯片會(huì)增加設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)。而且,最新推出的FPGA芯片因?yàn)楫a(chǎn)量比較小,一般供貨情況都不會(huì)很理想,價(jià)格也會(huì)偏高一些。如果成熟的產(chǎn)品能滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求,那么最好選這樣的芯片來(lái)完成設(shè)計(jì)。例如,要用FPGA設(shè)計(jì)一塊數(shù)據(jù)采集卡。采用Altera公司的Cyclone、CyloneII和CycloneIII等3個(gè)系列的芯片都可以完成這個(gè)功能??紤]到Cyclone和CyloneII是成熟產(chǎn)品,同時(shí)CyloneII又是Cyclone的升級(jí)產(chǎn)品,因此選擇CyloneII是比較理想的方案。
盡量選擇兼容性好的封裝
FPGA系統(tǒng)設(shè)計(jì)一般采用硬件描述語(yǔ)言(HDL)來(lái)完成設(shè)計(jì)。這與基于CPU的軟件開發(fā)又有很大不同。特別是算法實(shí)現(xiàn)的時(shí)候,在設(shè)計(jì)之前,很難估算這個(gè)算法需要占多少FPGA的邏輯資源。作為代碼設(shè)計(jì)者,希望算法實(shí)現(xiàn)之后再選擇FPGA的型號(hào)。但是,現(xiàn)在的設(shè)計(jì)流程一般都是軟件和硬件并行開始設(shè)計(jì)。也就是說,在HDL代碼設(shè)計(jì)之前,就開始硬件板卡的設(shè)計(jì)。這就要求硬件板卡具備一定的兼容性,可以兼容不同規(guī)模的FPGA芯片。幸運(yùn)的是,F(xiàn)PGA芯片廠家考慮到了這一點(diǎn)。目前,同系列的FPGA芯片一般可以做到相同物理封裝兼容不同規(guī)模的器件。例如,Xilinx的Spartan3系列FPGA,在BGA456封裝下,可以選擇3S200、2S400、3S1000、3S1500這4種型號(hào)的FPGA。正是因?yàn)檫@一點(diǎn),將來(lái)的產(chǎn)品就具備非常好的擴(kuò)展性,可以不斷地增加新的功能或者提高性能,而不需要修改電路板的設(shè)計(jì)文件。
盡量選擇一個(gè)公司的產(chǎn)品
如果在整個(gè)電子系統(tǒng)中需要多個(gè)FPGA器件,那么盡量選擇一個(gè)公司的產(chǎn)品。這樣的好處不僅可以降低成本,而且降低開發(fā)難度。因?yàn)殚_發(fā)環(huán)境和工具是一致的,芯片接口電平和特性也一致,便于互聯(lián)互通。
很多第一次接觸FPGA的設(shè)計(jì)師在芯片選型的時(shí)候都有過這個(gè)疑問。其實(shí)這兩個(gè)最大的FPGA廠家位于美國(guó)的同一座城市,人員和技術(shù)交流都很頻繁,因此產(chǎn)品各有的優(yōu)勢(shì)和特色,很難說清楚誰(shuí)好誰(shuí)壞。
在全球不同的地區(qū),這兩家公司的FPGA芯片產(chǎn)品的市場(chǎng)表現(xiàn)會(huì)有所差別。在中國(guó)市場(chǎng),兩家公司可以說是平分秋色,在高校里面Altera的客戶會(huì)略多一些。針對(duì)特定的應(yīng)用,兩個(gè)廠家的產(chǎn)品目錄里面都可以找到適合的系列或者型號(hào)。
比如,針對(duì)低成本應(yīng)用,Altera公司的Cyclone系列和Xilinx公司的Spartan3系列是對(duì)應(yīng)的。針對(duì)高性能應(yīng)用,Altera公司的StraTIx系列和Xilinx公司的Virtex系列是對(duì)應(yīng)的。所以,最終選擇那個(gè)公司的產(chǎn)品還是看開發(fā)者的使用習(xí)慣。
選擇芯片時(shí)千萬(wàn)注意芯片實(shí)際的工作溫度
最近項(xiàng)目完成的儀器在測(cè)試時(shí)總是出現(xiàn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)的情況,而在以前從沒有出現(xiàn)類似情況,而且在室內(nèi)測(cè)試時(shí)所有指標(biāo)均滿足要求,不過一到室外測(cè)試(儀器應(yīng)用場(chǎng)合在室外開闊場(chǎng)地),測(cè)試數(shù)據(jù)就會(huì)不準(zhǔn),百思不得其解,最后我們判斷是實(shí)際環(huán)境的溫度超出了芯片的正常工作溫度范圍。在這個(gè)時(shí)候北京室外的溫度經(jīng)常低于0度,而我采用的FPGA芯片為商業(yè)級(jí)的,其工作溫度范圍在0°~70°,因此很有可能問題出在這里,對(duì)設(shè)備加上保暖措施后,測(cè)試效果有明顯改進(jìn)。
順便說一下各種等級(jí)芯片的工作溫度范圍
商業(yè)級(jí):0°~70°
工業(yè)級(jí):-40°~85°
軍用級(jí):-55°~125°
Altera的FPGA型號(hào)命名中也能看出其性質(zhì)。比如我用的FPGA是EP2C8Q208C8
2C:代表是Cyclone II系列
8:邏輯單元的數(shù)量,8表示有8000個(gè)左右的邏輯單元
Q:表示封裝,Q代表QFP封裝
208:代表引腳數(shù),有208只引腳
C:代表是商業(yè)級(jí),I代表工業(yè)級(jí)
8:表示芯片速度,一般有6,7,8三種,6最高,8最慢
特別推薦
- 兆易創(chuàng)新GD32F30x STL軟件測(cè)試庫(kù)獲得德國(guó)萊茵TüV IEC 61508功能安全認(rèn)證
- 芯科科技第三代無(wú)線開發(fā)平臺(tái)引領(lǐng)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展
- MSO 4B 示波器為工程師帶來(lái)更多臺(tái)式功率分析工具
- 艾為電子推出新一代高線性度GNSS低噪聲放大器——AW15745DNR
- 瑞薩發(fā)布四通道主站IC和傳感器信號(hào)調(diào)節(jié)器, 以推動(dòng)不斷增長(zhǎng)的IO-Link市場(chǎng)
- e絡(luò)盟現(xiàn)貨供應(yīng) Abracon 新推出的 AOTA 系列微型鑄型電感器
- 加賀富儀艾電子推出支持Wi-Fi 6和藍(lán)牙的無(wú)線局域網(wǎng)/藍(lán)牙組合模塊
技術(shù)文章更多>>
- 一文掌握UV LED在空凈消殺領(lǐng)域的主要應(yīng)用
- 聚焦汽車智能化與電動(dòng)化︱AUTO TECH 2025 華南展11月,已全面啟動(dòng),邀您共精彩!
- 【“源”察秋毫系列】 Keithley在碳納米管森林涂層纖維復(fù)合材料的應(yīng)用
- 數(shù)字驅(qū)動(dòng)工業(yè),智能賦能制造 AMTS & AHTE SOUTH CHINA 2024同期會(huì)議全公開!
- 團(tuán)體觀展招募!104CEF開啟組團(tuán)觀眾通道,解鎖更多禮遇
技術(shù)白皮書下載更多>>
- 車規(guī)與基于V2X的車輛協(xié)同主動(dòng)避撞技術(shù)展望
- 數(shù)字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰(zhàn)
- 汽車模塊拋負(fù)載的解決方案
- 車用連接器的安全創(chuàng)新應(yīng)用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
車載以太網(wǎng)
車載娛樂
充電
充電電池
充電器
充電樁
觸控屏
觸控顯示
觸摸開關(guān)
傳感技術(shù)
傳感器
傳感器模塊
船型開關(guān)
串聯(lián)電阻公式
創(chuàng)智成
磁傳感器
磁環(huán)電感
磁敏三極管
磁性存儲(chǔ)器
磁性元件
磁珠電感
存儲(chǔ)器
大功率管
單向可控硅
刀開關(guān)
等離子顯示屏
低頻電感
低通濾波器
低音炮電路
滌綸電容