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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，軟件工具也很重要。目前市場(chǎng)上已有的FPGA器件生產(chǎn)廠(chǎng)家有20多個(gè)，而設計軟件除生產(chǎn)廠(chǎng)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(shuō)設計軟件的價(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，還涉及到設計軟件的選用以及今后進(jìn)一步下作的開(kāi)展。 首先，用戶(hù)應該根據自身的技術(shù)環(huán)境、技術(shù)條件、使用習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。占據優(yōu)勢的軟件供應商同大多數芯片制造商建立了良好的合作伙伴關(guān)系，所以，擁有一種設計軟件，再進(jìn)一步選擇不同的工具庫，或增加部分配置，即可對不同廠(chǎng)家的不同種類(lèi)的FPGA產(chǎn)品進(jìn)行設計。 其次，用戶(hù)可根據設計的需要確定選擇哪一類(lèi)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)運算，或是要求在較高速度下，FPGA/CPLD是較好的選擇；而對于功能復雜的時(shí)序邏輯電路而言，標準門(mén)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)。當然，這只是通用準則，關(guān)鍵是所選擇的器件能滿(mǎn)足設計要求的所有功能，在此基礎上，再利用上述準則確定具體的一種器件。 第三，選定某一廠(chǎng)家的產(chǎn)品，生產(chǎn)同類(lèi)器件的廠(chǎng)家很多，一般依據以下準則進(jìn)行選擇。 （1） 選擇有設計軟件支持的廠(chǎng)家的芯片，這樣可減少資本投入，降低成本。 （2） 選擇產(chǎn)品設計性能改進(jìn)有余量的。如果所選擇的芯片是某一廠(chǎng)家產(chǎn)品中容量最大，或是速度最高的，那么，一但設計需要改進(jìn)，則有可能在該廠(chǎng)家的芯片中再選不出合適的來(lái)了。 （3） 設計應用的延續性和可擴展性。如果所選廠(chǎng)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計，從而造成設計軟件投入上的浪費。 （4） 選擇性能價(jià)格比最優(yōu)的。盡管像Xilinx 、Altera（已經(jīng)被Intel收購）這樣的器件生產(chǎn)廠(chǎng)家都在通過(guò)降價(jià)來(lái)作市場(chǎng)宣傳，大多數FPGA芯片的價(jià)格還是比較高的，所有在滿(mǎn)足上述準則的情況下適當考慮價(jià)格也是有必要的。 FPGA器件的發(fā)展非�？�，上面的統計是從市場(chǎng)的角度出發(fā)對市場(chǎng)份額較大、行業(yè)內目前處于領(lǐng)先地位的部分廠(chǎng)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FPGA產(chǎn)品有更加全面、不斷更新的認識，在今后的設計中更好地利用FPGA，以提高產(chǎn)品的設計水平。 由于FPGA具備設計靈活、可以重復編程的優(yōu)點(diǎn)，因此在電子產(chǎn)品設計領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應用。在工程項目或者產(chǎn)品設計中，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計領(lǐng)域的前列，產(chǎn)品更新?lián)Q代速度非�？�。穩定性和可靠性是產(chǎn)品設計需要考慮的關(guān)鍵因素。廠(chǎng)家最新推出的FPGA系列產(chǎn)品一般都沒(méi)有經(jīng)過(guò)大批量應用的驗證。選擇這樣的芯片會(huì )增加設計的風(fēng)險。而且，最新推出的FPGA芯片因為產(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(mǎn)足設計指標要求，那么最好選這樣的芯片來(lái)完成設計。例如，要用FPGA設計一塊數據采集卡。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系統設計一般采用硬件描述語(yǔ)言（HDL）來(lái)完成設計。這與基于CPU的軟件開(kāi)發(fā)又有很大不同。特別是算法實(shí)現的時(shí)候，在設計之前，很難估算這個(gè)算法需要占多少FPGA的邏輯資源。作為代碼設計者，希望算法實(shí)現之后再選擇FPGA的型號。但是，現在的設計流程一般都是軟件和硬件并行開(kāi)始設計。也就是說(shuō)，在HDL代碼設計之前，就開(kāi)始硬件板卡的設計。這就要求硬件板卡具備一定的兼容性，可以兼容不同規模的FPGA芯片。幸運的是，FPGA芯片廠(chǎng)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種型號的FPGA。正是因為這一點(diǎn)，將來(lái)的產(chǎn)品就具備非常好的擴展性，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計文件。 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(kāi)發(fā)難度。因為開(kāi)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的設計師在芯片選型的時(shí)候都有過(guò)這個(gè)疑問(wèn)。其實(shí)這兩個(gè)最大的FPGA廠(chǎng)家位于美國的同一座城市，人員和技術(shù)交流都很頻繁，因此產(chǎn)品各有的優(yōu)勢和特色，很難說(shuō)清楚誰(shuí)好誰(shuí)壞。 在全球不同的地區，這兩家公司的FPGA芯片產(chǎn)品的市場(chǎng)表現會(huì )有所差別。在中國市場(chǎng)，兩家公司可以說(shuō)是平分秋色，在高校里面Altera的客戶(hù)會(huì )略多一些。針對特定的應用，兩個(gè)廠(chǎng)家的產(chǎn)品目錄里面都可以找到適合的系列或者型號。 比如，針對低成本應用，Altera公司的Cyclone系列和Xilinx公司的Spartan3系列是對應的。針對高性能應用，Altera公司的StraTIx系列和Xilinx公司的Virtex系列是對應的。所以，最終選擇那個(gè)公司的產(chǎn)品還是看開(kāi)發(fā)者的使用習慣。 選擇芯片時(shí)千萬(wàn)注意芯片實(shí)際的工作溫度 最近項目完成的儀器在測試時(shí)總是出現數據不準的情況，而在以前從沒(méi)有出現類(lèi)似情況，而且在室內測試時(shí)所有指標均滿(mǎn)足要求，不過(guò)一到室外測試（儀器應用場(chǎng)合在室外開(kāi)闊場(chǎng)地），測試數據就會(huì )不準，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)級的，其工作溫度范圍在0°~70°，因此很有可能問(wèn)題出在這里，對設備加上保暖措施后，測試效果有明顯改進(jìn)。 順便說(shuō)一下各種等級芯片的工作溫度范圍： 商業(yè)級：0°~70° 工業(yè)級：-40°~85° 軍用級：-55°~125° Altera的FPGA型號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，有208只引腳 C：代表是商業(yè)級，I代表工業(yè)級 8：表示芯片速度，一般有6，7，8三種，6最高，8最慢 以下課程可免費試聽(tīng)C語(yǔ)言、電子、PCB、STM32、Linux、FPGA、JAVA、安卓等。 想學(xué)習的你和我聯(lián)系預約就可以免費聽(tīng)課了。 宋工企鵝號：3524-6590-88 Tel/WX：173--1795--1908 |
