關於FPGA型號的選擇

關於FPGA型號的選擇


器件特色

選片第一個關注的應該是FPGA器件的專用資源。

例如是否需要高速接口,如果需要的話,需要多少個通道,各個通道需要的最高收發速度是多少。

同樣,如果需要實現運算量較大的算法模塊時,則要求FPGA器件需要有大量的DSP模塊,並擁有足夠多的RAM塊來配合這些DSP模塊。

規模大小

在選型時,因為FPGA設計還未開始,很難確定FPGA器件的規模。

通常的做法是,針對本次設計中想要用的FPGA器件系列,重新編譯之前的某些功能模塊,以便獲得一個大致正確的規模估計。

如果設計中使用了IP,這些IP核也需要編譯後,加入到總面積估算中。

再將需要加入的新功能進行設計估算。

兩方面加起來後,在此基礎上預估再增加20%-30%,基本上可以滿足之後的設計需求。

甚至有時,現有的嵌入式邏輯分析儀也需要耗費內部存儲模塊,調試過程的資源消耗可能也需要考慮在內。

若FPGA留有餘量:

避免時序收斂對設計的影響,減少開發週期,快速進入板上調試階段;

則對設計後期修改或產品版本更新所增加的邏輯單元,就能比較容易的被接納;

設計在FPGA上正常運行後,如果FPGA上有大量未使用的資源,此時可以考慮換區一個比較小的器件以降低成本,這時候要注意的就是引腳在移植代碼時的修改問題。

速度需求

首先需要分析功能需求,然後在平衡資源與速度後,估計速度需求。同樣也可以根據之前的設計來確定,根據FPGA供應商提供的datasheet,在最大速度的基礎上,留出足夠的安全餘量,確定選型。

當然,也可以直接選擇同類型的速度等級最高的器件,儘早的進入設計調試階段。等功能完善之後,再選用一個較慢的FPGA器件來做降成本的設計。

引腳

設計需要I/O接口類型,直接影響到FPGA器件所需要的引腳數目和封裝類型。在此必須知道I/O標準和驅動強度,以及外部的接口電氣標準。

同時需要關注設計中的信號完整性問題,這些都需要與硬件工程師討論後,進行確定。

甚至有時候調試階段,也需要預留部分引腳作為調試引腳(內嵌邏輯分析儀的資源不夠時)。

關於FPGA型號的選擇

IP的可用性

包括兩方面:

一是芯片廠家的IP核的豐富性,如果提供足夠多的IP核,覆蓋我們的設計,當然是最好不過的;

二是芯片廠家是否願意以可接受的價格(更多可能是免費)的方式將這些IP核提供給我們。

因為IP核的使用可以大大減少開發週期,縮短工時,降低開發成本,因此選型時也需要考慮這部分。

器件的可用性

一些老舊器件可能會面臨停產的風險,如果開發週期超過兩年以上,建議選擇最新或者次新的器件,因為幾年後,目前最新或者次新的FPGA器件在經濟上是比較划算的,也不用擔心停產,導致供貨不足影響產品出貨;

功耗

根據設計的功能需求,確定FPGA需要使用的電源。例如對IP核、I/O、transceiver等模塊,提供各自獨立的電源層,FPGA需要的電源個數越多,電路板上的元器件成本就越高。

所以需要根據之前的設計、FPGA供應商提供的功耗評估軟件等估算將要消耗的功耗,從而確定所需的器件。

其他

其他方面包括:

器件的工具軟件易用性,對於一些國產的FPGA器件,其開發軟件穩定性較低,可能會額外增加開發成本,提高風險,因此在選型時,需要注意;

器件在高低溫、強輻射等極端環境下的性能表現;

產品的繼承性,一些常用功能模塊的可移植性,考慮選型時,可能需要多考慮可以繼承上一代產品的可用器件。

總之,在選型的時候,為自己和同事省事,為公司省成本。

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原文地址:卿萃科技FPGA極客空間 微信公眾號


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