浅谈FPGA的选型

big_gun

工欲善其事必先利其器，开发FPGA的第一步，当然是选择一片符合设计需求的芯片。
器件特色
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选片第一个关注的应该是FPGA器件的专用资源。
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例如是否需要高速接口，如果需要的话，需要多少个通道，各个通道需要的最高收发速度是多少。
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! c: ^# n3 b! f同样，如果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。
1 m4 d: Z9 m6 z' E: O  w( C规模大小

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在选型时，因为FPGA设计还未开始，很难确定FPGA器件的规模。
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通常的做法是，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。

/ Q0 E. I  `, J- l* q& S) j再将需要加入的新功能进行设计估算。
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2 w  ]8 a' w2 i' Z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。
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若FPGA留有余量：

6 U7 ^+ _8 @: l8 y. W6 p' x4 Q8 S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；

5 W# h# b* a# J2 t! B  z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。
; t& B3 c1 @. ^2 Y9 D" Q: k9 ?7 _% T5 K速度需求
3 z& m8 i$ Z, b# @5 d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。
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% D4 c1 G- N; i  G! [- ?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。
引脚
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- D$ g( V. X% q+ S4 [3 q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。

同时需要关注设计中的信号完整性问题，这些都需要与硬件工程师讨论后，进行确定。

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）。
IP的可用性

包括两方面：
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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；
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, P$ ^2 V6 V! S. J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。
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因为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。
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；
1 I+ A3 d# I; H! p$ U. H; @/ [: j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。

6 n' V" K) \0 u7 Z/ R. B% i/ r- g  p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。
2 o$ M7 c3 G& W; P8 [" Z: Z/ b其他
, T. h7 F/ B( L8 W, o
其他方面包括：

- N/ s$ a5 r0 Z6 I器件的工具软件易用性，对于一些国产的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，需要注意；
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+ v) V( \, C: t5 C" g+ p: X& k器件在高低温、强辐射等极端环境下的性能表现；

4 y# H( g# Q8 G" d9 U* [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。
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总之，在选型的时候，为自己和同事省事，为公司省成本。

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jack_are

时钟速度（逻辑时钟、IO时钟等），不同Family能达到的速度不同
" `  H5 f  P+ @! h7 B时钟数量，不同Family的时钟资源不同
IO数目和支持的电平标准
板上封装(焊接方式、体积大小）

VIC56

产品调试和升级扩容空间，比如调试时用较大的器件，完成后改用同样封装较小规模的器件，这样挺重要的！

zhi_hui_zhou

Spartan-7 的定位为低成本应用，容量中等，性能仅为满足一般的逻辑设计要求。