“ pin-compatible FPGA的兴起”: PRO DESIGN针对其proFPGA系统的扩展

作者:清风流云

关于ProFPGA:

FPGA,众所周知,即现场可编程门阵列,是在PAL,GAL,CPLD等可编程器件的基础上发展而来的,而proFPGA则是近年来由国外的一些FPGA board供应商掀起的新的FPGA方案。

ProFPGA系统是一个比较完善的,可扩展的,模块化的多FPGA系统方案,完全迎合了样型研究FPGA的需求,给用户提供了在早期软件开发和实时系统验证时更具有可扩展性、灵活性的高性能ASCI Prototyping 方案。

一年前,来自欧洲的PRO DESIGN团队推出了proFPGA FPGA模块,它完全采用了以上提到的Multi-FPGA Protoptyping 方案,这些FPGA模块可以在一个兼容最新Virtex 7 FPGA所有功能的proFPGA duo或quad的母板上协调工作,并将8个扩展槽(FMC)扩展为1100个用户IO接口。

图1 proFPGA FPGA module

图1 proFPGA FPGA module

PRO DESIGN proFPGA prototyping系统的近况:

上周,在美国加利福尼亚州Santa Clara的ARM技术大会上,PRO DESIGN推出了五个基于不同Xilinx Virtex UltraScale FPGAS系列的兼容其团队的proFPGA prototypin系统的FPGA模块,此外,还推出了一个兼容此系统的Xilinx Kintex UltraScale FPGA系列的FPGA模块。这五款FPGA模块包括:
• The proFPGA XCVU190
• The proFPGA XCVU160
• The proFPGA XCVU125
• The proFPGA XCVU095
• The proFPGA XCVU080

图2 proFPGA XCVU190 FPGA Module Block Diagram

图2 proFPGA XCVU190 FPGA Module Block Diagram

这五款FPGA模块的命名也完全按照Xilinx系列命名法则来命名,以下为proFPGA XCVU190 FPGA模块的框架图:

图3 proFPGA XCVU190 FPGA Module Block Diagram

图3 proFPGA XCVU190 FPGA Module Block Diagram

PRO DESIGN推出的这些模块都已经补充到现存的proFPGA系统中,包括,今年之前推出的proFPGA XCVU440(详见https://forums.xilinx.com/t5/Xcell-Daily-Blog/FPGA-Prototyping-board-based-on-a-large-Xilinx-FPGA-has-rated/ba-p/678418),两年前推出的基于Xilinx Zynq Z-7045orZ-7100 SoCs的proFPGA Zynq 7000。所有这些FPGA module都可以直接插到proFPGA母板上,母板可以控制其中的一个,两个或者四个模块,当然,也可以交叉或者混合不同的模块在母板上,以达到用户需要的额外的可编程的资源。另外,团队还提供了相应的开发设计环境proFPGA Builder,来实现针对多FPGA模块交互的设计。

为什么如此迅速就可以开发出这么多可以交互的FPGA模块呢?

 之所以可以这这么短的时间内就可以开发出许多新的兼容的硬件产品,最大的秘密就在于,在Xilinx UltraScale FPGA封装背后的许多谨慎的工程师们经过深思熟虑提出一种方案,那就是开发一系列引脚兼容的设备。下表参考至Xilinx用户手册UG575(UltraScale Device Packaging and Pinouts),清楚的列出了Xilinx UltraScale系列的特点:

图4

图4

从上表中可以看出,在B2104封装模式下,有六个引脚兼容的UltraScale FPGA设备,这六个设备也正是PRO DESIGN开发的新的proFPGA 模块。可见,在创建多成员系列产品和Xilinx UltraScale FPGAs的超前设计模式中,,引脚兼容是十分重要的设计策略。而PRO DESIGN的六个新的基于UltraScale FPGA prototyping模块的实现证实了这种设计策略是切实可行的。

总结:

随着用户需求的多样化,复杂化,将多个相互兼容的FPGA模块插在一个统一的母板上,由母板来决定各个FPGA模块的工作模式,相互交互或平行独立,或将ARM,FPGA,SoCs相互交融合作来实现设计要求的设计模式已经越来越流行,而解决此方案的根本在于引脚兼容,所以引脚兼容(封装)的FPGA的需求将会日渐增大。

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