CycloneIII设计向导-第一篇.芯片选型

news/2025/2/25 18:42:08

公司开始用CycloneIII芯片,因此打算把Altera的官方文档,AN466:Cyclone III Design Guidelines详细的阅读一遍,并撰写一系列的文章。文章的组织框架按照altera的来,除了摘要原文档的内容,我也会加上自己的很多心得。

该笔记不会一次就完成,我会慢慢把它补充完整。

第一篇:芯片选型

    1.考虑器件的资源,包括LE,ram资源,硬件乘法器,PLL,全局时钟网络等。

总体来说,对于FPGA设计,资源一定要留有余量,否则最后的时序收敛会比较困难。我认为使用80%左右是比较合适的。对于资源使用量在95%以上的设计,除了时序收敛,可能还会遇到一些你想不到的问题。

   A. LE是5K到120K。要对设计需要的资源做一个估算,120K,对于大部分的应用,应该是一个很大的数字了。

  B.ram资源为400K-3888Kbit.注意ram块的大小都是9Kbit,有些模块,比如fifo,实际上用不到9K的资源。但不管你用多少,都得占用一个ram(有些情况下占用0.5个ram)。所以ram的数量是否足够也得考虑。

  C.乘法器的数量 23-288个。注意是18*18bit的乘法器。实际使用时,要看应用需要的乘法器精度是多少。

D.PLL的数量为2-4个。每个PLL可以输出5个时钟,一般的设计够用了。如果设计中的时钟很多,就得仔细考虑了。

E.全局时钟网络为10-20个。一般够用,如果设计中有很多时钟或者很多扇出(fan-out)很大的信号,比如复位信号,也得仔细考虑。

2.考虑引脚,封装和迁移

A.引脚数量。设计前,就要考虑需要多少普通IO(LVTTL),这个应该是比较好计算的。电平有几种,因为一个bank只能1个IO电平。需要多少LVDS管脚,一些小封装器件的LVDS管脚很少。

B.封装。封装影响到引脚数量。还影响到焊接的难度。EQFP和PQFP当然好焊接也好拆卸,如果是BGA的,一般需要找专人焊接(需要专门的工具),价格也贵。布线难度:用BGA,还得出注意ball pitch(焊接球的间距)。1.0mm的当然比0.8mm的好布线。F780比F484的外圈引脚数量多,当然也好布线一些。体积:也就是芯片的大小了,比如用于移动和手持应用,就得考虑大小了。不过体积小,布线就难,所以这时pcb的层数往往从6层起,上不封顶。

C.器件迁移。也就是相同封装,资源不同的器件可以直接替换使用。当然都得是CycloneIII的器件。这样的好处在于,初期设计时可以用大规模的器件,设计成功后,根据实际的资源使用情况,更换更经济的器件来量产。具体的型号替换,文档上说得很清楚,这里就不说了。如果考虑型号替换设计,要仔细核对每个芯片的引脚文档,最后决定出画原理图时芯片的引脚定义。这里说一个技巧,那就是规模最大的芯片的引脚定义,一般是最接近的,但也会有修改。

3.考虑器件速度

      速度分为-6,-7,-8。-6是最快的,也是最贵的。每一档次速度相差20%,包括内部工作频率和IO速度。FPGA的实际最高工作频率和这些数字无关,和具体的设计相关。我的经验是,对于很多代码,-8的器件能跑到130MHz左右。以前用CycloneII的-8器件,只能跑到110MHz左右。说明CycloneIII比II还是有进步的。

  额外说一点,器件还分商业级,工业级和汽车三种类型。我们一般采购的都是商业级器件。差别在于温度范围和稳定性。如果产品的工作温度在在0-70度之间,稳定性要求也不是太高,用商业级就可以了。要求高,那就多出钱吧。

官方文档的下载链接:http://www.altera.com.cn/literature/an/an466.pdf

转载于:https://www.cnblogs.com/SFREEDOM/archive/2010/07/12/1775574.html


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