紫光同创PGL22G开发平台试用连载(1)-FPGA参数分析和对比

LuoGuibin 提交于 周一, 07/13/2020
紫光同创PGL22G开发平台试用连载(1)-FPGA参数分析和对比

作者:罗桂斌

注册送8―88的白菜网址首先很高兴有机会参加电子创新网举办的紫光同创国产FPGA开发板试用活动。这还是我第一次获得开发板试用的机会,有点小兴奋,有点小激动。

我相信对于大部分FPGA工程师入门时,使用的都是国外的逻辑器件。我人生中的第一块FPGA开发板是Altera的Cyclone-IV,之后还使用过Xilinx的Spartan-6开发板。那一年我大四,然后读了研究生,读研期间做项目使用的仍然是Cyclone-IV系列的器件。工作之后,项目主要使用Xilinx的UltraScale Kintex和Artix-7系列的器件,但是Altera的Cyclone-V和Max10,Lattice的XO2系列FPGA不同的项目也都有使用。

注册送8―88的白菜网址对于FPGA市场,主要的市场份额都被Xilinx、Altera(现在是Intel可编程逻辑事业部了)和Lattice把控着。其中Xilinx无疑是最大、也做的最好的。FPGA相对于其他半导体器件,技术难度确实非常高,不光在于FPGA器件的设计,更在于配套的软件开发工具、厂商提供的IP和解决方案。比如Xilinx,开发工具Vivado非常的强大,综合和布线效率都是业界最先进的,提供的IP非常丰富,不仅包括各种高速、低速外设接口IP,更包括了许多灵活的内部总线IP,例如AXI Interconnect IP。这样可以极大的提高客户硬件板级和FPGA内部架构的设计效率。更进一步的,Xilinx和Altera都提供了可在FPGA内部实现的软核Nios和MicroBlaze,之后两家都推出了集成硬核ARM Cortex-A CPU的器件-ZYNQ和Cyclone-V Soc。这种将软件和硬件集成在单个FPGA器件内的技术,个人认为都是非常难的。进入5G和AI时代,两家面向数据中心和人工智能行业推出了新一代器件,工艺已经跨进10nm,集成了更多的高速连接和处理引擎,Xilinx的Versal和Intel的Agilex,已经远远领先于其他竞争者了。

注册送8―88的白菜网址下面来说说国产FPGA,首先紫光同创的Logos系列FPGA绝对是我接触过的第一个国产FPGA。但是对于国产FPGA坎坷的发展道路,行业内的同事应该都清楚。由于内部外部的各种限制因素,目前国产FPGA只能走农村包围城市的路线,先能替代国外的低端FPGA和CPLD市场,再逐渐向高端市场进攻。目前,国内比较强的厂商包括:紫光同创、上海复旦微和安路科技等。

那国产的FPGA到底什么水平,我今天来介绍一下本文的主角-紫光同创Logos系列FPGA PGL22G。目前紫光同创共有三个系列的器件:Titan系列、Logos系列和Compact系列,其中Titan和Logos都是40nm工艺的FPGA,Compact系列是CPLD,采用的是55nm eFlash工艺。Titan相对于Logos主要是支持高速Serdes,并且容量可达180K。Logos的逻辑资源是12K~50K,没有高速Serdes。

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逻辑资源方面,Logos的基本逻辑资源叫做CLM,一个CLM包括4个LUT5和6个寄存器,LUT5是自研的架构,等效1.2个LUT4。只有1/4的CLM可以配置为分布式RAM。Block RAM方面单个是18Kb,可以拆成两个9Kb的。运算资源称为APM,可以做18*18或者两个9*9,支持累加器。值得一提的是,PGL22G是支持硬核DDR控制器的,称为HMEMC。PGL22G这款开发板上也有一个256Mx16bit的DDR3。片上集成了一个ADC可以监控核压、节温和10路外部模拟量,类似Xilinx的XADC。

看到这样的资源情况,大家可能本能的会和国外的厂商相似容量的器件对比。那么按照40nm这个工艺节点来说,只能和Xilinx的Spartan-6和Altera Cyclone-IV对比了。

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Spartan-6 XC6SLX25是45nm工艺,资源方面比PGL22G略大一些,Cyclone-IV EP4CE22E是优化的60nm低功耗工艺,资源和PGL22G差不多。个人猜测Logos系列和Titan系列内部架构是一样的,只是容量更大并且集成了高速Serdes,相当于XC6SLXxxT系列和EP4CExxGX系列的器件。所以结论就是,Logos+Titan相当于Xilinx Spartan-6和Altera Cyclone-IV的水平,但是器件种类和封装还不如大厂丰富,这个可能是由于2018年才量产,起出货量还不够大,工艺还不够成熟导致的。相信随着推广会有更多的型号可选。

注册送8―88的白菜网址最后来说说试用的开发板PGL22G,这块开发板是由ALINX上海芯驿电子(可能叫黑金大家更熟悉)推出的。核心板加底板的形式,核心板包括FPGA最小系统、电源、DDR3和配置FLASH。底板包括一些常见的接口和扩展板接口。我用过很多黑金的开发板和扩展板,总体来讲对于初学者非常的友好,特别是资料和实例做的很好。

注册送8―88的白菜网址另外一个值得一提的优点是:FPGA的官方资料都是中文的,这个实在是太好了,感觉从来没有像这次这样,看Datasheet的时候如此轻松。

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注册送8―88的白菜网址拿到开发板之后,第一时间下载了官网的资料和软件包,阅读产品的User Guide和Datasheet之后,对PGL22G有了一个比较全面的认识,接下来的计划就是:

1、搭建开发环境,安装软件PDS软件,紫光同创官网申请license;

注册送8―88的白菜网址2、下载demo到开发板,熟悉软件界面和分析综合报告;

3、实现一个全板测试的工程,并评估PGL22G各方面资源的使用和特性;

注册送8―88的白菜网址4、给出一个总体的试用评价;

5、试用结束。

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