视频指导:怎样选择全可编程FPGA以及SOC器件系列

作者:闲情逸致

赛灵思(Xilinx)现在拥有的成本优化型All Programmable产品组合由四大系列组成:用于I/O优化的Spartan-6 FPGA,用于I/O优化并具备最高单位功耗性能的Spartan-7 FPGA,用于实现收发器优化和拥有最高DSP带宽的Artix-7 FPGA,以及用于系统优化(可扩展处理器集成)的Zynq-7000 All Programmable SoC (基于Artix-7架构)。

可以说,这四个系列已经能实现多种应用领域的关键功能,所以如何为设计者找到自己适合的系列显得非常重要。因此,赛灵思(Xilinx)的工程师给出了一段视频进行讲解和介绍。

怎样选择全可编程FPGA以及SOC器件系列

图:4种系列比较

图:4种系列比较

成本优化型All Programmable产品组合主要由四大系列组成,下面将分别进行介绍:

Spartan-6 FPGA

  • 具有较高的I/O-逻辑和I/O-封装比;800Mb/s DDR3接口;1080Mb/s LVDS I/O
  • 支持睡眠模式和低功耗模式;基于用户的关断/唤醒;电压扩展功能
  • 具有硬化的DDR控制器、PCIe、焊线封装、针对2个PCB层而优化
  • Spartan-6 FPGA是目前赛灵思(Xilinx)出货量非常大的一个系列,应用前景非常广泛,目前已经广泛使用在全高清智能数字标示、工业网络、车载网络及连接功能、高分辨率视频和图形等多个领域,应用45nm工艺也使得该系列成为成本相对最低的一个系列,性价比极高。

    Spartan-7 FPGA

  • 具有多达400个I/O;100000个逻辑单元;支持800Mb/s DDR3;具有1.25Gbs LVDS传输速率;独有的28nm 8x8mm封装
  • 功耗是Spartan-6的一半;具有功率分档,电压扩展功能;采用Vivado设计工具能实现同类最佳的结果性能
  • 是成本最低的7系列产品;集成了模拟混合信号;针对2个PCB层进行优化
  • Spartan-7 FPGA采用28nm工艺,其功耗只有上一代的一半,而性能提升了30%,LVDS带宽达到了1.25Gbs,可与业界广泛的All Programmable产品自由扩展。广泛应用于机器视觉接口连接、单轴电机控制、面向V2X应用的加密引擎、自适应LED照明系统、汽车数据格式/标准转换等领域。具有低成本、低功耗却高性能的极大优势。

    Artix-7 FPGA

  • 具有较高的I/O-逻辑和I/O-封装比;支持1066Mb/s DDR3;具有1.25Gbs LVDS传输速率;
  • 具有最高的DSP-逻辑比;在628MHz频率下具有同类最佳的DSP FMAX;高效的25x18宽乘法器
  • 集成式PCIe Gen2、集成的模拟混合信号、低成本10x10封装
  • Artix-7 FPGA相对于Spartan系列在功能上有很大的提升,其核心优势在于高达6.6Gb/s的收发器速度以及最高 DSP 带宽,可连接USB3.0等高速传输设备。目前在低成本超声波、可编程逻辑控制器、软件定义无线电、多协议机器视觉等领域应用的非常广泛。对于要求DSP-逻辑混合、增强视频和图像质量并实现波形处理等功能的开发者可以考虑这一款FPGA。目前最新推出了Artix-7 A12T和Artix-7 A25T两款。

    Zynq-7000 SoC

  • 基于ARM的可扩展平台、集成单核或双核ARM Cortex -A9、可扩展的FPGA逻辑密度
  • 具有广泛的OS支持、熟悉的嵌入式工具、丰富的开发板与套件
  • 产品组合中的最高集成度、低成本的入门级 ARM SoC、软硬件现场升级
  • Zynq-7000 SoC内部集成了单核或者双核ARM Cortex-A9 APU、1GB DDR3内存、可编程逻辑(PL)和多种外设控制器,所以可以完美的实现在ARM中的软件实现,并且还拥有云分析和云连接等功能,目前在机器视觉、多轴马达控制、多摄像头驾驶员辅助平台、基于以太网的回传解决方案、监视器和投影仪、多功能打印机、视频监视系统等领域应用非常广泛。

    设计工具
    Spartan-6 FPGA目前可以在Centos、Win10上采用ISE系统进行设计和编译,同时,可以使用Vivado HLx 设计套件完成Spartan-7 FPGA、Artix-7 FPGA、Zynq-7000等设计,语言选择也非常广泛,包含C++、C、OpenCL等。同时使用SDx系列也能在更高层次进行编程。 赛灵思(Xilinx)还集成了World Wide Ecosystem,可供设计者学习。

    总结
    赛灵思(Xilinx)公司推出的四个系列已经能实现多种应用领域的关键功能,并且同时提供了ISE设计套件、Vivado HLx 设计套件、SDx系列等多种工具。极大的方便了设计者挑选最适用的器件,并且能最便捷、最低成本的完成设计,提高设计效率和设计成果。相信在智能化的时代,FPGA设计人员也能更智能、更便捷、拥有更多优异的成果。