FPGA系統設計實(shí)戰經(jīng)驗分享FPGA系統設計實(shí)戰經(jīng)驗分享
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1。芯片的選型包括FPGA芯片的選型原則，外圍芯片，比如存儲器，電源，接口芯片等等選擇的依據。我們會(huì )給大家推薦一些性能好，價(jià)格便宜而且好買(mǎi)到的芯片，節省你查詢(xún)芯片的時(shí)間。
2。原理圖設計技巧包括如果兼容不同型號的FPGA，保證系統設計的升級空間等。
3。PCB的設計基本原則對于一般的FPGA系統，只要保證這些基本原則，不必學(xué)習那些復雜的仿真軟件和高速PCB設計知識，一樣可以設計出穩定可靠的硬件電路板。
4。電路調試技巧如何調試一塊剛剛焊接好的電路板，特別是對于第一次調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)?？吹脚笥褑?wèn)類(lèi)似的問(wèn)題，比如選Altera還是Xilinx芯片，選擇Altera公司的什么型號芯片，電源芯片選什么，SRAM選那個(gè)公司的等類(lèi)似的關(guān)于芯片選型的問(wèn)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
1。選擇FPGA芯片廠(chǎng)商。這一點(diǎn)比較容易，可以根據以往的經(jīng)驗實(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。如果自己對那個(gè)公司的產(chǎn)品比較熟悉，還是不要輕易更換。因為學(xué)習軟件和了解芯片結構還是需要一些時(shí)間的，而且也會(huì )引入一些設計風(fēng)險。人一般會(huì )有慣性的思維的，往往會(huì )把一些經(jīng)驗帶到新的項目中，而實(shí)際上不同廠(chǎng)商的芯片在設計細節方面還是有些不同的，對這個(gè)公司的芯片適合，不一定對另外公司的芯片適合。
如果是在新產(chǎn)品設計的適合選擇FPGA芯片廠(chǎng)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(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單的Altera或者Xilinx產(chǎn)品；
B．如果產(chǎn)品已經(jīng)穩定，需要提高保密性能和穩定性能，可以考慮Lattice，QuickLogic或者Actel公司的反融絲類(lèi)型或者Flash類(lèi)型的FPGA；
C． 如果需要很強的抗干擾性能，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(chǎng)商的FPGA簡(jiǎn)介： Altera的芯片在國內的高校用的比較多，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系列等應用的比較廣泛，Stratix系列一般在通信等高端領(lǐng)域應用比較多一些。 Flex10K是比較老的系列了，價(jià)格也很高，是5V的器件，主要應用在5V的信號環(huán)境，抗干擾性能好一些，但是功耗和體積都比較大，規模也有限制。 ACEX1K是一個(gè)比較成功的系列，兼容5V和3.3V，如果系統是 3.3V是5V的混合信號系統，而且中5V信號比較多，建議采用ACEX1K系列，價(jià)格也不錯。只是最大的規模是10萬(wàn)門(mén)，升級空間小。 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。如果系統中只有3.3V或者5V信號不多，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。相對于altera,Xilinx的歷史更悠久一些，客戶(hù)更多。Xilinx公司對芯片提供的參考設計較Altera公司提供的涉及的領(lǐng)域更寬，品種更多。免費使用的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，如VirtexII系列就是非常成功的。 Actel公司的FPGA以反融絲類(lèi)型的為主，應用與一些特定的領(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PCI軟核的方案穩定性更好。 Lattice公司目前也開(kāi)始推廣低成本的應用的FPGA產(chǎn)品，在本論壇的Lattice版面有更詳細的介紹。
2． 選擇FPGA型號 首先選擇好了某個(gè)系列的FPGA，接下來(lái)就要選擇一個(gè)具體的型號了。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(lái)的焊接成本提高；2） 增加了布線(xiàn)難度，可能不得不增加PCB的層數；3） 降低了測試性，增加了測試成本。 當然，如果項目需要，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(hù)IO對您的設計已經(jīng)足夠了，那么最好選擇后者，兩層板就可以做下來(lái)，而F324封裝的最少要4層板才行。B． 資源一般在設計的開(kāi)始階段，無(wú)法估計規模大小。所有一般需要根據經(jīng)驗來(lái)選擇。一般都要選擇你確定的封裝里面規模最大的型號。一般來(lái)說(shuō)，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，資源相差一倍以上。那么實(shí)驗階段就可以先用1c12做實(shí)驗，將來(lái)再改用 1c6的，PCB不用重新設計。資源包括了邏輯資源（如LE或者Slice）和存儲資源（如M4K或BlockRAM）。選擇芯片的時(shí)候不僅要考慮邏輯資源夠用，還要保證存儲資源夠用。假如您的設計用了1000個(gè)LE，200Kbit的存儲器，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(mǎn)足要求。如果不想更改設計，您就必須選擇EP1C12了。C． 升級性為了以后增加功能或者升級性能，您的FPGA設計好后，必須有一定的升級空間。比如您目前的設計用了70％的芯片資源，那么您就必須考慮是否能夠滿(mǎn)足將來(lái)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或者儲存器進(jìn)行配置才能工作。配置過(guò)程中，如果出現干擾，就會(huì )產(chǎn)生配置錯誤。而Actel公司的反融絲型FPGA與ASIC一樣，是固化在芯片內部的，上電就開(kāi)始工作的，所以說(shuō)更抗干擾性能更強一些。但是只能燒寫(xiě)一次，開(kāi)發(fā)起來(lái)成本比較高，周期也長(cháng)一些。必須充分仿真，否則差一點(diǎn)點(diǎn)就要費一個(gè)片子啊?？梢圆捎肁ltera的芯片做原型的驗證和樣機。經(jīng)過(guò)測試，如果不能滿(mǎn)足要求，在更換Actel的芯片，這樣可以保證邏輯部分是沒(méi)有問(wèn)題的。Altera的芯片目前也采用了一些措施，比如差錯重新配置等，也可以用外部的cpu來(lái)配置FPGA，上電后對fpga進(jìn)行簡(jiǎn)單的測試，如果有問(wèn)題，再重新配置。如果邏輯規模不大，可以采用MAXII系列的CPLD，由于采用了Flash結構，不需要外部配置，可靠性要高很多。）
二。FPGA主要的外設芯片選擇 RedLogic根據以往的經(jīng)驗，推薦您一些芯片，供您參考。其他應用的芯片，您可以到我們的網(wǎng)站上咨詢(xún)。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． 存儲芯片盡量選擇升級空間大，管腳兼容的系列；SDRAM一般選擇SAMSUNG的K4S系列，或者現代的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操作系統文章專(zhuān)題:linux操作系統詳解（linux不再難懂）
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