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本文件产权属 YCT,禁止以任何方式擅自使用、复制、传播。
文件名称:基于XILINX FPGA的信号处理板设计总结
文件标题:设计总结文档
外部编码
External No.
YCT_2019_01
受控编号
Control No.
内部编码
Internal No.
YCT_2019_01
编制人员
Complied By
YCT
版次
Rev.
状态
Status
编制
Prepared By
校对
Checked By
审核
Reviewed By
批准
Approved By
1.0
设计
Y
会签
COUNTERSIGNED BY
部门 ( 单位 )
Department(Unit)
姓名
Name
日期
Date
Y_2019_01
2
本文件产权属于 YCT,禁止以任何方式擅自使用、复制、传播。
文件修改记录
MODIFICATION
NO.
REV
ROOT
DATE
CHAPTER
PAGE
MODIFICATION
序号
版次
权限
日期
章节
页码
修改范围及依据
1
1.0
A
2019.08.23
8
46
初次建立
Y_2019_01
3
本文件产权属于 YCT,禁止以任何方式擅自使用、复制、传播。
目录
文件修改记录
........................................................................................................................................................................
2
目录
........................................................................................................................................................................................
3
1 概述
................................................................................................................................................................................
5
2 需求分析
........................................................................................................................................................................
5
3 引脚分配
........................................................................................................................................................................
7
3.1 引脚分配需要考虑的事情
...................................................................................................................................
7
3.2 FPGA 引脚分类
......................................................................................................................................................
9
4 单板电源系统设计
......................................................................................................................................................
11
4.1 单板电源组成
.....................................................................................................................................................
11
4.2 功耗的评估方法
.................................................................................................................................................
14
4.3 电源系统设计的注意事项
.................................................................................................................................
14
4.4 电源系统的评估
.................................................................................................................................................
16
5 时钟系统设计
..............................................................................................................................................................
17
5.1 恒温晶振的指标分析
.........................................................................................................................................
17
5.2 时钟模块设计
.....................................................................................................................................................
19
5.3 测试方法
.............................................................................................................................................................
20
5.4 设计的注意事项
.................................................................................................................................................
20
6 系统的启动方式
..........................................................................................................................................................
21
7 DDR 设计
.....................................................................................................................................................................
22
7.1 DDR4 硬件设计
...................................................................................................................................................
22
8 PS 端资源及如何进行引脚分配验证
.........................................................................................................................
40
8.1 PS 端资源
............................................................................................................................................................
40
Y_2019_01
5
本文件产权属于 YCT,禁止以任何方式擅自使用、复制、传播。
1
概述
本文总结基于 XILINX FPGA 的信号处理板设计相关情况,总结提高,共同进步
2 需求分析
针对需求,需要进行
FPGA
选型,
FPGA
选型一般关系如下:
1.
器件特色
选片第一个关注的应该是
FPGA
器件的专用资源。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。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。
2
规模大小
在选型时,因为
FPGA
设计还未开始,很难确定
FPGA
器件的规模。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。再将需要加入的新功能进行设计估算。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。 若
FPGA
留有余量: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;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。
3
速度需求
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。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。
4
引脚
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)。
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