原创我的FPGA使用经验（一）如何选型

 2010-7-11 12:35  6999 9 9 分类: FPGA/CPLD

1． FPGA厂家选择

目前进行FPGA选型，主要是在A和X之间进行。只有涉及到要求功耗极低且逻辑较为简单的才会考虑AC的产品。不过随着对成本的要求进一步严格，不排除考虑L的可能。这个和目前几家的FAE聊过，基本都是这个共识。比如在一些资源使用特别少，但又需要定制控制方式的场合，如电梯控制，就会考虑AC的产品，X/A的产品在这个方向基本没有竞争力。他们的销售听说是这个用途，也不会去卖力的推，省得最后上项目了，还碰得一鼻子灰，搞得以后的生意都没法做了。反之，在大规模设计上，AC就稚嫩一些，如果要求高一点的话，还是在A/X之间选好了。

2．FPGA选型一般遵循以下几个步骤。

1．选定目标平台。A和X都有几个不同级别的产品平台可选。像A，有Cyclone和Stratix还有Arria，而Xilinx有Spartan和Virtex。（一般做FPGA定制设计的，其他几个平台用的就少了）。

一般如果设计中对运转速度要求不高，就不要使用stratix或者virtex这样的高端平台了。这些高端器件虽然内部资源丰富，在使用起来不容易碰到资源，时序等的棘手问题，但是普遍功耗高，而且对外部电路的要求也高，再加上器件本身的成本，会使整个设计的成本髙上一个数量级。

使用cyclone或者spartan器件，首先由于资源相对少，所以静态功耗较低，因此整体功耗相对较低，而且价格便宜。如果要使用PCIE等高速总线接口，也没关系，可以使用外部的物理接口芯片（phy），然后使用FPGA上的接口并行控制phy即可，而且由于phy芯片是ASIC流片制成，其对PCIE协议的兼容性，功耗等做得往往比FPGA内嵌的GTP/GXB（这两家公司做在器件内部的高速串行接口，可以理解为内置的phy芯片，不同的平台可能名称不同，但是都是同样的功能）要好很多，而且价格也不贵。当然，现在最新的cyclone iv和spartan6也都带GTP/GXB了。虽然个数少一点，但是一般场合也足够用了。A还有Arria IIGX可以选，它的价格介于Cyclone和Stratix之间，也是个不错的选择。

选择目标平台一般优先考虑自己熟悉的平台。或者以前产品上使用的平台。这样一来上手较快，在设计的前期避免因为过多的困扰影响执行的信心。二来在评估方案可行性和资源的占用情况时会更准确一些。（有一个关于BUG的说法，前期的一个沙子大小的BUG，在项目后期会变得像一座山一样不可逾越。因此前期准备做的需要尽量的充分）。

2．依据目标平台进行逻辑设计（如果已有类似设计则直接移植过来即可）。这个设计无需达到最终的设计目标。只要占用了与最终设计大致相当的资源即可。但是注意，最终设计对外部接口有什么样的要求，这个设计中一定要有。比如你的设计中要带1个1Gbit的DDR3，1个PCIE，还要有若干对工作在<?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />1G的LVDS信号。那么在用于评估的逻辑中，一定要把这几个的接口逻辑添加上，并确保它可以运行起来（不能被优化）。这么做是因为，这些接口部分能否正常工作和你选的器件密切相关。一旦器件选定，资源占用量还可以通过修改设计进行一些优化，但是接口部分改动的余地将会很小。

3．统计设计中消耗的逻辑单元的数目（FF和LUT），RAM块，乘法器，锁相环，时钟分配器，时钟资源，全局资源，IO管脚数目，特殊IO（高速接口，DQS，可用LVDS数,专用时钟输入，输出），然后依据这几个参数在各厂家同等级平台的器件之间进行筛选。一般这些参数筛选下来都会有一两款器件可以匹配的。否则就要考虑换方案了，比如用两片来实现。

筛选的原则是，A的器件已用FF/LUT差不多占全部资源的85%，X的器件FF/LUT差不多占全部资源的80%（A器件的布线资源较X来得丰富一点）。其他资源均不能超过100%。当然最好留一些余量，这样后期的工作会简单一点。一般都是在80%这个界，这样一来，以后想增加点功能，或者做些调试逻辑，也有空间。例外的是，锁相环和时钟分配器只要不到100%，都可以。