FPGA芯片选型和命名规则，对初学者的FPGA选型建议

时间：2024-07-31 来源：网络搜集关于我们 0

依据项目经理开出的规格书，开发的第一步，当然是选择一片符合设计需求的FPGA芯片。第一步：选定器件特色操作：第一个关注的应该是FPGA器件的专用资源。1、高速BANK的引脚若需要高速接口，需要多少个通道，各个通道需要的最高收发速度是多少。2、18*18的乘法器若需要实现运算量较大的算法模块时，则要求FPGA器件需要有大量的DSP模块，并拥有足够多的RAM块来配合这些DSP模块。3、PLL锁相环数量4、IP核包括两方面：一是芯片厂家的IP核的丰富性，如果提供足够多的IP核，覆盖我们的设计，当然是最好不过的；RAM/FIFO/ROM等二是芯片厂家是否愿意以可接受的价格（更多可能是免费）的方式将这些IP核提供给我们。LVDS/eDP/MIPI/网口IP核的使用可以大大减少开发周期，缩短工时，降低开发成本，因此选型时也需要考虑这部分。第二步：规模大小（逻辑量）推荐：第一版本，项目所需逻辑量占芯片总逻辑量的 60%以内。后续还需要升级版本，需要预留部分引脚和逻辑量。操作：在选型时，因为FPGA设计还未开始，很难确定FPGA器件的规模。通常的做法：针对本次设计中想要用的FPGA器件系列，重新编译之前的某些功能模块，以便获得一个大致正确的规模估计。如果设计中使用了IP，这些IP核也需要编译后，加入到总面积估算中。再将需要加入的新功能进行设计估算。两方面加起来后，在此基础上预估再增加20%-30%，基本上可以满足之后的设计需求。甚至有时，现有的嵌入式逻辑分析仪也需要耗费内部存储模块，调试过程的资源消耗可能也需要考虑在内。若FPGA留有余量：避免时序收敛对设计的影响，减少开发周期，快速进入板上调试阶段；则对设计后期修改或产品版本更新所增加的逻辑单元，就能比较容易的被接纳；设计在FPGA上正常运行后，如果FPGA上有大量未使用的资源，此时可以考虑换区一个比较小的器件以降低成本，这时候要注意的就是引脚在移植代码时的修改问题。第三步：速度需求首先需要分析功能需求，然后在平衡资源与速度后，估计速度需求。同样也可以根据之前的设计来确定，根据FPGA供应商提供的datasheet，在最大速度的基础上，留出足够的安全余量，确定选型。当然，也可以直接选择同类型的速度等级最高的器件，尽早的进入设计调试阶段。等功能完善之后，再选用一个较慢的FPGA器件来做降成本的设计。推荐：尽量不用选择某一系列里最低速度等级的芯片，不是晶圆靠近中心的位置，器件的稳定性需要考量。第四步：引脚设计需要I/O接口类型，直接影响到FPGA器件所需要的引脚数目和封装类型。在此必须知道I/O标准和驱动强度，以及外部的接口电气标准。甚至有时候调试阶段，也需要预留部分引脚作为调试引脚（内嵌逻辑分析仪的资源不够时）。综合：需要确定芯片总引脚和差分对引脚芯片引脚=专用引脚（配置引脚+DDR3/4/5专用引脚+高速BANK差分对引脚）+用户引脚（差分对引脚+单端引脚）第五步：器件的可用性一些老旧器件可能会面临停产的风险，如果开发周期超过两年以上，建议选择最新或者次新的器件，因为几年后，目前最新或者次新的FPGA器件在经济上是比较划算的，也不用担心停产，导致供货不足影响产品出货；第六步：功耗根据设计的功能需求，确定FPGA需要使用的电源。例如对IP核、I/O、transceiver等模块，提供各自独立的电源层，FPGA需要的电源个数越多，电路板上的元器件成本就越高。所以需要根据之前的设计、FPGA供应商提供的功耗评估软件等估算将要消耗的功耗，从而确定所需的器件。第七步：器件的工具软件易用性对于一些国产FPGA器件，其开发软件稳定性较低，可能会额外增加开发成本，提高风险，因此在选型时，需注意；但也有优点，国产厂商的服务非常好，有问题的话，能很快反馈信息。第八步：其他器件在高低温、强辐射等极端环境下的性能表现；第九步：产品的继承性一些常用功能模块的可移植性，考虑选型时，可能需要多考虑可以继承上一代产品的可用器件。

对初学者的FPGA选型建议

1、选择主流厂家的流行的型号，这样更容易获取学习资源。

选择一家主流公司的FPGA芯片：在国内目前来说，主流是Xilinx以及Altera(Intel)。获取资料最便捷的途径就是这些生产厂家的官方网站（http://www.altera.com.cn/，http://china.xilinx.com/）。一般情况下，官方网站都会按照产品系列或应用场合列出所有的产品，直观的告诉你某个系列产品的应用场合。比如在ALTERA的网站，就会明确标明它的三大类的FPGA产品，高端的Stratix系列，中端的Arria系列和低成本的Cyclone系列。

2、选择一个性价比较高的FPGA芯片

1) Xilinx 的主流FPGA分为两大类，一种侧重于低成本应用，容量中等，性能可以满足一般的逻辑设计要求，如Spartan系列；还有一种侧重于高性能应用，容量大，性能能满足各类高端应用，如Virtex系列。

2) Altera 的主流FPGA分为两大类，一种侧重低成本应用，容量中等，性能可以满足一般的逻辑设计要求，如Cyclone系列；还有一种侧重于高性能应用，容量大，性能能满足各类高端应用，如Startix系列。

3、选择一个学习资源比较多的FPGA开发板

1）对于Cyclone系列：建议选择Cyclone IV E系列。因为Cyclone IV E学习资源多。