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什么是Xilinx Spartan FPGA?

大多数超现代的电子应用需要非凡的容量、带宽和高性能处理器技术。在大多数情况下,这样的电子设备需要一个小型FPGA脚印锡林克斯斯巴达FPGA是这样的处理器组件这将始终涵盖这些基础,使其成为设计和开发高端计算电子产品时考虑的理想选择。Xilinx spartan FPGA是一种可编程逻辑器件,用于嵌入式系统设计和电子产品。

但这一切到底意味着什么呢?它对电子设计过程有什么好处?这篇文章将涵盖关于斯巴达式的FPGA系列自赛灵思公司.等一下,让我们开始吧。

什么是锡林克斯斯巴达FPGA?

Spartan FPGAS是Xilinx的旗舰产品系列。它提供系统集成和系统性能优化。虽然Xilinx提供了广泛的多节点组合来解决不同应用程序的需求,但Spartan FPGA代表了关键的产品线解决方案。

fpga代表关键的半导体器件,依赖CLBs(可配置逻辑块)矩阵并通过它连接可编程的互联.在生产完成后,还可以对fpga进行重新编程,以实现所需的功能或应用要求。这样的属性将其与专用于设计任务的asic区分开来。

锡林克斯斯巴达FPGA这部连续剧是一部成本优化投资组合.它有不同的家族,包括原始斯巴达,斯巴达2,斯巴达3,斯巴达6,斯巴达7。最初的斯巴达在1998年脱颖而出。然而,随着时间的推移,Xilinx拥有了先进的新一代Spartan设备。每一代都提供适应性强的技术和解决方案,以满足行业的需求。

一些积分和历史技术增强功能包括性能,逻辑密度,本地内存和I / O带宽的主要增加。例如,原始斯巴达最多具有1862个LCS(逻辑单元)。目前,Spartan-7 FPGA等新世代拥有超过215000卢比。另一个关键比较包括从最初的斯巴达在今天的600MHz Spartan设备上从原始的80MHz中传出的时钟速度。本地内存和I / O带宽发生了同样的情况。更多的是什么?新的斯巴达FPGA世代具有高性能和尖端能力,如混合信号功能,188金宝愽数字信号处理和安全性。

斯巴达FPGA是无数日常电子产品的重要计算组件。它跨越汽车安全,帮助孩子娱乐,处理巨大领导标识,并使医疗技术提升医学水平。因此,如果你想要这些产品的帮助,最好联系谁比雷明PCB和组装?您将得到专家指导、制造和组装服务。

重要的Xilinx Spartan FPGA家族

Xilinx Spartan-6 FPGA家族

Xilinx Spartan 6 FPGA

FPGA家族提供了出色的系统集成能力,但对于大容量应用程序而言,总体成本最低。它有13个组成成员,并提供扩大的密度,从3840-147443个lcc。这个家族的电力消耗只有以前斯巴达家族的一半。它的速度更快,连通性更强。

赛灵思公司斯巴达-6采用成熟的45nm低功耗铜工艺技术。该技术确保了性能、成本和功率的最佳平衡。因此,除了丰富的内置块和系统级块之外,它还提供了一种全新的、特别高效的双寄存器6输入LUT逻辑。除了其他有价值的特性外,它还包括18kb块ram。这些特性提供了一个低成本可编程传统ASIC产品的选择,完成无与伦比的易用性。

斯巴达-6为成本敏感的嵌入式应用程序、高容量逻辑和面向消费者的DSP设计提供了出色的解决方案。它是针对目标设计平台(TDP)的可编程硅基。这样,反过来,提供了集成或统一的软件以及帮助设计师在开发周期开始后专注于创新的硬件组件。

Vivado是一种常用的工具,也是你必须熟悉的工具。它在尝试设计斯巴达-6 Vivado时变得非常有用。该计划适用于斯巴达-7和其他系列,但不适用于斯巴达-6。因此,将描述更改为斯巴达-7成为确保实现任何成功的关键。此外,在开始设计和测试之前,了解Spartan-6 FPGA的属性变得至关重要制造过程

属性:

配置

Xilinx Spartan-6的内部锁存中存储个性化配置数据SRAM-type. 当涉及到用户设计时,根据设备的大小和实现备选方案,配置位的大小为3-33 Mb。It(配置存储)总是不稳定的,因此每当FPGA通电时都需要重新加载。此外,只要通过拉触发PROGRAM_B引脚上的低电平,存储器也可以在任何给定时间重新加载。数据格式和加载配置方法有多种类型。

位串行配置可以作为从串行或主串行模式。主串行包含FPGA形成CCLK信号的情况,而从模式是外部配置数据源时钟FPGA。Master SelectMap模式为字节级配置创建CCLK信号。然后它被从SelectMap模式接收,特别是8位和16位宽传输。当加载位串行配置数据时,可用的JTAG引脚部署边界扫描协议。

有关Bitstream配置的信息由此生成BitGen程序.两个流行且典型的配置方法需要SPI和BPI。但是,Spartan-6 FPGA从附加的自我配置SPI flash舞会.它还支持MultiBoot配置,并包括一个独特的工厂编程设备DNA标识符,这对跟踪目的至关重要。

clb、lut和Slices

系统中的每个CLB或可配置逻辑块Xilinx Spartan-6 FPGA板包括并排排列的两片薄片。PGA的体系结构在SLICEL、SLICEM和SLICEX中拥有三种CLB类型。每个片有4个lut、一个杂项逻辑和8个触发器。lut证明在顺序和通用组合逻辑支持中是必不可少的。因此,合成工具经常利用这些高效的算法、逻辑和内存属性。

  • SLICEM。它构成了Spartan-6中四分之一的FPGA片,每个LUT都可以配置为包含单个输出的6输入LUT。另一种选择是具有相同的5位地址和两个独立输出的双5输入lut。
  • slicex。占所有切片的50%,并且为Slicels的结构类似的结构,为广泛的多路复用器和算术携带选项保存。
  • 斯里克尔。占整个斯巴达-6切片的25%。它包含为移位/内存寄存器功能保存的切片属性。

时钟管理

每个Spartan-6 FPGA拥有多达6个cmt。cmt各有两个dcm和一个PLL,可以单独部署或以级联方式部署。然而,明智的做法是理解时钟管理的某些方面的作用。

  • 扩张型心肌病。它提供四个阶段的CLKIN输入频率(移动270°,180°,90°和0°)。此外,它还提供了双频CLK2X和CLK2180。
  • 频率合成。它独立于标准DCM,如CLKFX180和CLKFX。两者都可以通过编程提供任意输出频率。
  • 移相。可以将所有9个CLK输出按标准数量移位。
  • 多频率的时钟。DCM能够接受和跟踪标准的扩频时钟输入。只要输入时钟规格符合数据表中列出的规格,它就会执行此操作。
  • PLL。它是合成除了过滤抖动的不同频率范围的功能,以用于输入时钟。它有VCO(压控振荡器)作为其心脏,频率范围为400MHz-1080MHz。PLL有三个可编程分频器组,以帮助VCO适应所需的应用。
  • 时钟分配。每一个Spartan-6FPGA都提供了大量的时钟线,以满足不同的时钟需求,包括高扇出、短传播延迟和低倾斜。FPGA包含I/O时钟和16条全局时钟线。

块内存

所有的Spartan-6 fpga拥有12到268个双端口ram。每个RAM存储18kb,每个RAM有两个自治端口,只共享存储的数据。块RAM既可以有异步操作,也可以有可编程的数据宽度。同步操作的特点是由时钟控制内存访问(无论是“写”还是“读”)。

输入/输出(I/O)

引脚编号从102-576的I/O范围取决于设备和封装大小。I/O引脚可配置并符合许多标准。除了少数专用和供应引脚,所有其他引脚往往有相关的I/O能力。然而,这些只会受到特定银行规则的限制。不过,所有用户输入/输出都是双向的,这是事实。

I/O引脚是银行结构的。小型设备有4个银行,而较大的设备有6个银行。每个银行拥有许多典型的VCCO输出电源电压引脚,也为某些输入缓冲器供电。大量的I/O属性总是由设计人员来处理。因此,设计人员可以根据它们的设计调用这些特性。

低功耗千兆收发器

可以肯定的是,每一个Spartan-6发展局你会遇到一个2-8千兆的收发电路。每个GTP收发机由一个接收机和一个发射机组成。它具有高达3.2 GB/s的数据速率。接收器和发射器是不同的电路,并使用单独的锁相环将参考频率输入与从2到25的特定可编程数字相乘。

Xilinx FPGA Spartan-7

Xilinx FPGA Spartan-7

斯巴达-7是来自Xilinx的成本优化的投资组合中最新的添加。它为满足严格要求提供最佳性能(适用于每个瓦特)和小因素包装。Spartan-7 FPGA器件具有MicroBlaze软处理器,运行超过200个DMIP,在28nm技术上侵入了800MB / s DDR3支持。此外,本产品线内的设备提供了每个商业设备上的集成ADC,Q级和专用的安全特性。这些设备对消费者来说是理想的,汽车,以及工业应用。它还可以包括任意对任意连接、嵌入式视觉和传感器融合。

属性

28nm TSMC HPL工艺技术

Spartan-7 FPGA包含28纳米TSMC HPLC技术,确保每瓦提供最佳性能。它可以通过CLB体系结构和灵活的LUT进行扩展。LUT可配置为分布式RAM、移位寄存器或逻辑。用于系统级集成的逻辑单元范围从6000个到102000个。

嵌入式处理

Spartan 7开发板包含MicroBlaze软处理器,使其更快地嵌入式处理。它在微控制器内具有超过200个DMIP微块处理器。它还包含一个实时处理器或应用程序处理器配置可供选择。

低成本设计

Spartan-7 FPGA系列采用了成本优化的架构。多块高效集成块降低成本. 它包括XADC双12位ADC(模数转换器),具有热监测和电源电压。输入/输出标准的优化选择也具有显著的特点。

IMBC或集成的内存块容量

block RAM具有令人难以置信的灵活性,最高可达4.2Mb。它是一个高性能和高效的块RAM,能够写字节和一个可选的FIFO配置。总共有36000个区块,它可以分成两个自主的18000个区块。

软内存控制器

斯巴达-7 FPGA线配备了有效的软记忆控制器,保证了最终的灵活性。它支持DDR3/DDR2/LPDDR2,数据速率高达800Mb/s。除此之外,该产品线具有卓越的引脚灵活性,并配有软件向导,可在整个生产过程中提供指导。

SelectIO接口技术

Spartan-7 FPGA系列具有多电压和多标准的SelectIO接口。它的总带宽为240gb /s,数据速率高达1.25 GB/s LVDS。它还具有3.3V到1.2V的输入/输出协议和标准。更多的是什么?除了SSTL和HSTL存储接口外,它还具有可调的转换速率,以增强信号的完整性。

有效DSP48E1片

DSP48E1片除了信号处理外,还保证了高性能的算法。每个切片都有一个快速的18×25宽乘法器,它有一个25位的预加器和一个48位的累加器。由于这些切片,它可以在551MHz下使用176gmac。此外,管道、级联、平衡、集成模式检测、SIMD支持和ALU。

广泛的设计安全

Spartan-7 FPGA拥有全面的设计安全性,可降低系统成本,升级可靠性,并保护您的设计。它还识别诸如设备DNA序列号和eFuse。此外,它还具有SHA-256认证和BitStream的AES256解密。另一个设计安全功能以篡改响应和监控的形式出现。

小型包装,符合RoHS 6/6标准

该生产线是成本优化和灵活的挑战性机械应用,因为它的小包装。它的包装占地面积为8mm-27mm,间距为0.5mm-1mm。它还具有广泛的足迹兼容包迁移。

Xilinx FPGA Spartan-3e

Xilinx Spartan-3e FPGA系列特别旨在满足对成本敏感,高容量消费电子应用的要求。它由5个成员组成,提供10万- 160万个系统门。斯巴达-3e现场可编程门阵列家族建立在前一个家族的基础上,通过增加每个输入/输出数字的逻辑。它最终减少了成本对于每一个逻辑单元都有显著的差异。新功能增强了系统性能并限制了配置成本。结合先进的90nm工艺技术,Spartan-3e每美元可提供更多的带宽和功能,从而在可编程逻辑行业内确立了新的标准。

Spartan-3e FPGA系列是屏蔽编程ASIC的一种优越选择,因此在消费电子产品中有着广泛的应用。它包括家庭网络、宽带接入、数字电视和显示设备。那么你应该考虑什么重要的特点?使用这些FPGA进行设计

属性

  • 低成本高性能逻辑解决方案,适用于大容量和面向消费者的应用程序
  • 基于先进的90nm工艺技术
  • 多标准和多电压选择IO接口引脚
  • 它包括156个差分信号管脚对或376个I/O管脚。它还具有LVCMOS、HSTL、LVTTL和SSTL单端信号标准。五种可选信号,包括1.2V、1.5V、1.8V、2.5V和3.3V,每个输入/输出的数据速率超过622MB/s。此外,它还具有DDR支持和DDR SDRAM支持,支持速度可达333Mb/s。
  • 这个家族有许多灵活的逻辑资源,包括密度达到33192逻辑单元,增强的18×18乘数,和一个快速的前瞻进位逻辑。
  • 它有一个分层的SelectRAM内存体系结构,达到648kbits的块随机访问内存和231Kbits的有效分布式RAM。
  • 最多八个DCMS(双时钟管理器),采用了消除时钟偏斜,频率合成,分割和乘法,宽范围的5MHz-300MHz频率范围,以及高分辨率相移。DCMS提供完全数字和自校准解决方案,用于分配,乘以,延迟和移相。
  • 8个全球时钟旁边的8个时钟每个设备的一半。它还有大量的低倾斜路由。
  • Spartan-3e FPGA具有与行业标准PROMs一致的配置接口。它具有节省空间、低成本的SPI串行闪存PROM。它还有一个低成本的Xilinx平台闪存,并配有JTAG。
  • FPGA系列拥有网克和ISE软件
  • 它有低成本BGAQFP包装选择
  • 无铅包装替代品
  • 它演示了对某些设备的32 /64位33MHz PCI支持和66MHz支持的遵从性。
  • 常见的足迹使得能够简单的密度迁移
  • XA汽车版本的可用性

Xilinx Spartan-3a FPGA家族

Spartan-3a FPGA家族解决了大量高容量和成本敏感应用程序的挑战。配备了12个设备,范围从50000- 340万个系统门,它提供了不同范围的封装和密度的选择。系统门的数量提供了较低的整体系统成本和集成的DSP MAC,同时增强了功能。

斯巴达-3a作为一个扩展的家族,一些组成部分包括斯巴达-3a设备,斯巴达- 3an DSP设备,和非易失性斯巴达- 3an设备。因此,FPGA家族增强了系统性能并限制了配置成本。与90nm工艺技术相结合的改进确保了每美元额外的带宽和功能。由此产生的低成本使该家族FPGA非常适合各种消费电子应用。这些应用包括家庭网络、宽带接入、数字电视和显示/投影设备等。

属性

  • 高性能和低成本的逻辑解决方案,为成本意识和高容量的应用程序
  • 它的出现主要是因为较少的标准组件利用率和增加的系统可靠性。
  • 灵活的电源管理,低核心电压1.2V
  • 它还具有可选的五种输入/输出电压1.2V, 1.5V, 1.8V, 2.5V,和3.3V用于信号。双量程二次电压允许3.3V设置,简化了仅3.3V设计。它还具有“休眠”和“暂停”模式,以降低系统功耗。
  • Spartan-3a FPGA家族还通过多标准Select IO接口引脚证明了领先的连接平台。它支持新兴和流行的信令标准。此外,它拥有最大227个差分信号对或519个I/O引脚。它有LVTTL, LVCMOS, SSTL, HSTL单端I/O。该系列还具有增强的DDR支持,符合32 /64位33/ 66mhz PCI技术,以及超过640Mb/s的数据传输速率。
  • 许多灵活的逻辑资源,具有高达53712个逻辑单元格的密度,包括替代移位寄存器
  • 除了宽逻辑外,它还具有有效的宽复用器,以提高密度和性能。此外,快速前瞻携带逻辑和IEEE 1149.1 JTAG调试/编程端口增强了它的容量。
  • 家庭有一个专门的资源用于申请需要高速数字处理. 在最大的设备中,18×18位乘法器具有替代管道、250MHz块,这就需要它。
  • 精确时钟管理,最多支持8个dcm
  • 一些属性包括延迟锁环或时钟偏斜消除,高分辨率相移,频率合成,除和乘。它还具有5MHz-320MHz的广泛频率范围。

其他重要特征

  • 该系列还集成了闪存,特别是在Spartan-3AN设备中。这里,内部闪存的容量为16Mb,用于应用程序存储和配置。它还包含11Mb的用户存储空间,用于代码隐藏、嵌入式处理或草稿行应用程序。这样的特性使得为单芯片板设计节省空间成为可能。它还提高了设计的安全性,因为它提供了闪存安全性和安全寄存器。
  • 这个系列有一个分层内存体系结构(SelectRAM),它的块RAM高达2.2 Mb,并为处理器应用程序启用了字节写入。它还包含最大373 Kb的有效分布式RAM和扩展到400 Mb/s的外部DDR SDRAM支持。
  • FPGA系列还具有适合行业标准竞争的配置界面。配置界面具有节省空间和低成本SPI串行Flash PROM等方面,在FPGA的控制下装载多个比特流,具有多引导功能。188金宝愽
  • 除了将软处理器集成到FPGA中,微微勃布和微勃朗嵌入式处理器减少了过时的风险,以减少物料清单
  • 低成本的BGA和QFP封装,以及无铅替代品
  • 它还有一个共同的足迹,支持简单的密度迁移。

最后的想法

锡林克斯斯巴达FPGA是一个重要的产品线,包含更多的家庭,而不是讨论的家庭。然而,在本产品系列中,讨论的家庭是在考虑低成本和低FPGA占地面积时最重要的是您的处理器的设计。考虑斯巴达FPGA线,其各种家庭及其属性来开始。