So wählen Sie FPGA -Chips aus

I. Das Kernprinzip der FPGA -Chipauswahl
Die FPGA -Größen Sie wie die Auswahl eines Motors und eines Chassis für ein Auto erfordert ein Gleichgewicht zwischen Leistung und Kosten, Wartung und Verfügbarkeit. Die ideale Auswahl ist ein umfassendes Gleichgewicht zwischen Leistung, Ressourcen, Entwicklungsschwierigkeiten und Versorgungssicherheit.

1. Definieren Sie die Funktionsanforderungen

Der erste Schritt besteht darin, die Systemziele zu sortieren. Es ist wichtig zu verstehen, welche Aufgaben FPGAs im System ausführen, wie z. Das Definieren der Anforderungen bestimmt die Richtung aller nachfolgenden Entscheidungen.

2. Bewerten Sie Logik- und Speicherressourcen

Logikeinheiten (LUTS, FFS): Bewerten Sie die Komplexität des Logikkreises, um sicherzustellen, dass die FPGA über genügend Logikeinheiten verfügt, um nachfolgende Funktionsanpassungen zu ermöglichen. Im Allgemeinen wird empfohlen, nicht mehr als 80% der Ressourcen besetzt zu werden.
On-Chip-Speicher (Block-RAM usw.): Berechnet die erforderliche Speicherkapazität basierend auf Daten zwischen Daten, FIFO, Bildverarbeitung und anderen Anforderungen. Die physische Verteilung und die kleinste konfigurierbare Einheit müssen Aufmerksamkeit geschenkt werden, um Fragmentierung und Abfall zu vermeiden.

3. Uhr und PLL -Ressourcen

Die Anzahl der PLLs und die Anzahl verschiedener Uhren, die erzeugt werden können, werden gemäß der Taktfrequenz berechnet, die vom System erforderlich ist und ob es synchronisiert ist oder nicht. Wenn mehrere unabhängige Synchronisationsdomänen erforderlich sind, muss das FPGA über ausreichende Uhrbäume und PLL -Unterstützung verfügen.

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4. E\/A -Schnittstelle und PIN -Ressourcen

Gemäß den tatsächlichen peripheren Schnittstellen, Kommunikationsprotokollen, Debugging- und Expansionsgrenzflächen wird die Anzahl der erforderlichen Stifte im Voraus gezählt, und 10 ~ 20% der Marge sind vorbehalten, um Einschränkungen aufgrund späterer Änderungen zu vermeiden.
Überprüfen Sie die von der FPGA unterstützten E\/A -Standards wie LVDs, LVCMOs und Differentialsignale und passen Sie sie an externe Verbindungen an.

5. Leistungsindikatoren: Betriebsfrequenz und Geschwindigkeitsniveau

Je höher die Frequenz, desto besser, aber die Entwurfszeitbeschränkungen, Prozessbeschränkungen und das endgültige tatsächliche Kompilierungsergebnis. Die theoretische maximale Frequenz dient nur als Referenz, und die tatsächliche Betriebsfrequenz muss gemäß den Timing -Analyseergebnissen und der Signalintegrität angepasst werden. Unterschiedliche Hersteller haben unterschiedliche Möglichkeiten, Geschwindigkeitsnoten zu identifizieren. Sie müssen daher beim Kauf auf die Unterscheidung achten.

6. Spezielle Hardcore -Ressourcenanforderungen

Dazu gehören On-Chip-Hochgeschwindigkeits-Transceiver (SERDES), DSP-Multiplikatoren, Hardcore-Prozessoren, eingebettete Speichercontroller und mehr. Diese Ressourcen können die Leistung und den Stromverbrauch eines bestimmten Algorithmus oder einer bestimmten Schnittstelle erheblich optimieren.

Wenn das Design auf einer Art von Hardware -Beschleunigungseinheit beruht, ist es wichtig sicherzustellen, dass genügend DSP -Blöcke in das FPGA -Modell integriert sind, wenn eine große Anzahl paralleler Multiplikation erforderlich ist.

7. Packungstyp- und PCB -Designschwierigkeit

Das QFP-Paket ist für niedrige Pin-, einfache PCBs geeignet und von Hand leicht zu löten. BGA eignet sich für miniaturisierte Produkte mit hoher Bleidichte und Leistungsanforderungen auf Board-Ebene. Es ist jedoch schwierig, Verkabelung, Löten und Tests zu verdrahten, und hat hohe Anforderungen für den PCB-Prozess. Packungsgröße und PIN -Abstand stehen in direktem Zusammenhang mit der Routing -Effizienz, den Kosten und der tatsächlichen Kapazität.

8. Liefer- und Marktverfügbarkeit

Es wird empfohlen, Mainstream -Serien und Modelle mit großer Marktzirkulation zu wählen, die für die Beschaffung und die Projektwartung bequem sind, mit Preis -Transparenz- und Ressourcen -Kontinuitätsgarantie. Neue, unpopuläre oder nicht angehende Produkte müssen vorsichtig sein, andernfalls ist es aufgrund von Engpässen leicht zu beeinflussen.

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Ii, Vorschläge für den Auswahlprozess

Analyseanalyse Phase: Kommunizieren und Sortieren, zeichnen Sie ein Blockdiagramm und listen Sie Funktionen und Ressourcen aus. Vorläufige Vorführung von Spezifikationen: Durch das Auswahlwerkzeug auf der offiziellen Website des Herstellers werden die Serien und Modelle, die den Anforderungen entsprechen, vorläufig überprüft. Ressourcenübereinstimmung und Sekundäroptimierung: Simulieren und versuchen Sie die Ressourcenzuordnung gemäß der Entwicklungsumgebung, reservieren Sie eine angemessene Marge und optimieren Sie die Verteilung der Ebenen und Schnittstellen. Bewerten Sie die Verpackungs- und Fertigungsfunktionen: Optimieren Sie realisierbare Verpackungen anhand der PCB-Prozessfunktionen des Unternehmens, erwartete Rendite, Montage und Lötung usw. Umfassende Kompromisse und endgültige Entscheidungsfindung: Kombinieren Sie Leistung, Kosten und Risiko, um die endgültige Chipmodellentscheidung zu treffen.

III, gemeinsame Überlegungen
Verfolgen Sie nicht einfach ultrahohe Ressourcen oder die höchste Häufigkeit, sondern konzentrieren Sie sich auf die tatsächlichen Bedürfnisse. Behalten Sie die Skalierbarkeit und Verschreibbarkeit des Designs bei und vermeiden Sie die Auswahl von gerade genug. Achten Sie auf "weiche" Ressourcen wie Entwicklungsinstrumentunterstützung, IP -Ressourcenreichtum und technische Dokumentation der Community; In der frühen Phase des Projekts wurde der Chip rechtzeitig gesperrt und eine kleine Anzahl von Proben wurde zur Machbarkeitsprüfung gekauft.
Zusammenfassung:Die FPGA -Auswahl ist der Eckpfeiler des Projekterfolgs oder des Projekts und die integrierte Optimierung von Systemtechnik, Logikdesign, Hardware -Implementierung und Supply Chain Management. Der wissenschaftliche und strenge Auswahlprozess kann Projektrisiken, Kontrollkosten effektiv vermeiden und die Effizienz der Produktentwicklung und die zukünftige Nachhaltigkeit sicherstellen.