乾貨分享,FPGA硬體系統的設計技巧

2021-10-02 03:31:46 字數 988 閱讀 7464

pga的硬體設計不同於dsp和arm系統,比較靈活和自由。只要設計好專用管腳的電路,通用i/o的連線可以自己定義。因此,fpga的電路設計中會有一些特殊的技巧可以參考。

1. fpga管腳相容性設計

fpga在晶元選項時要盡量選擇相容性好的封裝。那麼,在硬體電路設計時,就要考慮如何相容多種晶元的問題。例如,ep2c8q208c8和ep2c5q208這兩個型號的fpga。其晶元僅有十幾個i/o管腳定義是不同的。在ep2c5q208晶元上,這幾個i/o是通用i/o管腳,而在ep2c8q208c8晶元上,它們是電源和地訊號。為了能保證兩個晶元在相同的電路板上都能工作,我們就必須按照ep2c5q208的要求來把對應管腳連線到電源和地平面。因為,通用的i/o可以連線到電源或者地訊號,但是電源或地訊號卻不能作為通用i/o。在相同封裝、相容多個型號fpga的設計中,一般原則就按照通用i/o數量少的晶元來設計電路。

2. 根據電路布局來分配管腳功能

fpga的通用i/o功能定義可以根據需要來指定。在電路圖設計的流程中,如果能夠根據pcb的布局來對應的調整原理圖中fpga的管腳定義,就可以使後期的佈線工作更順利。例如,如圖2-10所示,sdram晶元在fpga的左側。在fpga的管腳分配時,應該把與sdram相關的訊號安排在fpga的左側管腳上。這樣,可以保證sdram訊號的佈線距離最短,實現最佳的訊號完整性。

3. fpga預設測試點

目前fpga提供的i/o數量越來越多,除了能夠滿足設計需要的i/o外,還有一些剩餘i/o沒有定義。這些i/o可以作為預留的測試點來使用。例如,在測試與fpga相連的sdram工作時序狀態時,直接用示波器測量sdram相關管腳會很困難。而且sdram工作頻率較高,直接測量會引入額外的阻抗,影響sdram的正常工作。如果fpga有預留的測試點,可以將要測試的訊號從fpga內部指定到這些預留的測試點上。這樣既能測試到這些訊號的波形,又不會影響sdram的工作。如果電路測試過程中發現需要飛線才能解決問題,那麼這些預留的測試點還可以作為飛線的過渡點。

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