零点起飞学Xilinx FPG
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1.6 工程项目中FPGA芯片的选择策略和原则

由于FPGA具备设计灵活、可以重复编程的优点,因此在电子产品设计领域得到了越来越广泛的应用。选择FPGA芯片时可以参考以下几个策略和原则。

1.6.1 尽量选择成熟的产品系列

FPGA芯片工艺一直走在芯片设计领域的前列,产品更新换代速度非常快。其稳定性和可靠性是产品设计需要考虑的关键因素。各FPGA厂家最新推出的FPGA系列产品一般都没有经过大批量应用的验证,选择这样的芯片会增加设计风险。而且,最新推出的FPGA芯片因为产量比较小,一般供货情况都不会很理想,价格也会偏高一些。如果已有的成熟产品能满足设计指标要求,那么最好选择这样的芯片来完成设计。

1.6.2 尽量选择兼容性好的封装

FPGA系统设计一般采用硬件描述语言(HDL)完成设计,这与基于CPU的软件开发又有很大不同。特别是算法实现的时候,在设计之前,很难估算这个算法需要占用多少FPGA的逻辑资源。

代码设计者通常希望算法实现之后再选择FPGA的型号。但是,现在的设计流程一般都是软件和硬件并行设计。也就是说,在HDL代码设计之前,就要开始硬件板卡的设计。这就要求硬件板卡具备一定的兼容性,可以兼容不同规模的FPGA芯片。

幸运的是,FPGA芯片厂家考虑到了这一点,同系列的FPGA芯片一般可以做到相同物理封装兼容不同规模的器件。正是因为这一点,将来的产品就具备了非常好的扩展性,可以不断增加新的功能或者提高性能,而不需要修改电路板的设计文件。

1.6.3 尽量选择一个公司的产品

如果在整个电子系统中需要多个FPGA器件,那么尽量选择一个公司的产品。这样做的好处是不仅可以降低采购成本,而且可以降低开发难度。因为开发环境和工具是一致的,芯片接口电平和特性也一致,便于互联互通。

很多第一次接触FPGA的设计师在芯片选型的时候都有过选择Altera公司产品还是选择Xilinx公司产品的疑问,其实这两个最大的FPGA厂家位于美国的同一座城市,人员和技术交流都很频繁,因此产品各有优势和特色,很难说清楚谁好谁坏。在全球不同的地区,这两家公司的FPGA芯片产品的市场表现会有所差别。在中国市场,这两家公司可以说是平分秋色,高校里面Altera公司的客户会略多一些。针对特定的应用,在这两个厂家的产品目录里都可以找到适合的系列及型号。

比如,针对低成本应用,Altera公司的Cyclone系列和Xilinx公司的Spartan系列是对应的。针对高性能应用,Altera公司的Stratix系列和Xilinx公司的Virtex系列是对应的。所以,最终选择哪个公司的产品还是得看开发者的使用习惯。