設(shè)計一塊FPGA電路板應(yīng)該注意的事項

通常很難計算一塊電路板要求的最大電流。但 FPGA 電源設(shè)計相當(dāng)有技巧。FPGA 所需電流很大程度上取決于邏輯設(shè)計和時鐘頻率。同樣一個器件在一個設(shè)計中可能只需 0.5W，而在另一個設(shè)計中可能高達(dá) 5W。

如果你在采用 FPGA 的電路板設(shè)計方面的經(jīng)驗很有限或根本沒有，那么在新的項目中使用 FPGA 的前景就十分堪憂——特別是如果 FPGA 是一個有 1000 個引腳的大塊頭。繼續(xù)閱讀本文將有助于你的 FPGA 選型和設(shè)計過程，并且有助于你規(guī)避許多難題。

選取一家供應(yīng)商

你面臨的第一個問題當(dāng)然是供應(yīng)商和器件的選擇。通常供應(yīng)商決策傾向于你以前接觸最多的那家——如果你是一位 FPGA 初學(xué)者當(dāng)然另當(dāng)別論了?；蛟S這個決策早已由設(shè)計內(nèi)部邏輯的工程師(也許就是你)依據(jù)熟悉的供應(yīng)商或第三方 IP 及其成本完成了。

供應(yīng)商的軟件工具也會影響到上述決策。下載并使用這些軟件工具，不需要硬件就能將設(shè)計帶入仿真階段。這也是判斷需要多大規(guī)模的 FPGA 的一種方式，前提是你的內(nèi)部邏輯設(shè)計基本做完了。

要想知道 FPGA 的水有多深，需要多逛逛各家供應(yīng)商的網(wǎng)站。如果你想從這些網(wǎng)站提供的海量(而且并不總是想象中那么清晰的)信息中有所收獲，必須確保你有一整天空閑的時間。Altera 和賽靈思公司是在市場份額和前沿技術(shù)方面都遙遙領(lǐng)先的兩家公司。它們的器件使用內(nèi)部配置 RAM，因此要求使用存放配置數(shù)據(jù)的外部 ROM 來“啟動”器件(兩家公司也都有些小的非易失性 CPLD 類產(chǎn)品)。值得考慮的其它供應(yīng)商還有 Microsemi/Actel、萊迪思和賽普拉斯。它們的器件功能包括非常低的靜態(tài)功耗、用于“即時開機(jī)”啟動的基于 ROM 的配置和模擬外設(shè)。

好了，至此供應(yīng)商問題解決了。接下來是選取 FPGA 的系列和規(guī)模。供應(yīng)商都會將它們的產(chǎn)品細(xì)分成多個系列，通常以低端、中端和高端性能(和規(guī)模)這樣的模糊概念加以區(qū)分。片上 RAM 需要多大?要多少 DSP/ 乘法模塊，或千兆位收發(fā)器?你可能需要通讀一遍數(shù)據(jù)手冊，找出諸如最大時鐘頻率和 I/O 時延等參數(shù)來幫助你選擇正確的系列。需要重申的是，擁有 HDL 代碼是有很大幫助的，因為設(shè)計軟件可以讓你知道適合哪種器件，它們是否能夠滿足你的性能要求。

你的應(yīng)用還可以從不改變 PCB 就能更新器件中受益。一些 FPGA 系列包含眾多引腳兼容的器件，可以在需要時讓你切換到更大(或更便宜和更小)的器件。只是要確保針對最少數(shù)量的引腳輸出進(jìn)行設(shè)計。

不要忘了考慮其它一些細(xì)節(jié)，比如如何為不同的供電電壓和 I/O 標(biāo)準(zhǔn)劃分 I/O 組、PLL 要求以及 DDR 接口要求。