FPGA原理圖設計----Arria II 系列FPGA設計(SATA)


1、需求分析---器件選型(一般altera的技術支持會根據需求,銷量,性價比幫你選型)

http://www.altera.com.cn/literature/sg/csg.pdf

http://www.altera.com.cn/products/ip/iup/additional_functions_iup/m-intelliprop-sata-device.html

需求分析:SATA支持的器件只有Arria II GX和Stratix IV 並且速度等級為-3的:成本、性能---性價比選擇為ARRIA

The SATA Device Core is designed to be connected to a SATA compliant device application to send and receive Out of Band (OOB) signals, primitives, and SATA Frame information structures (FIS).

Device Utilization and Performance

Table 1 lists the typical device utilization results for the megafunction.

Table 1. Typical Device Utilization for the Megafunction
Target Device Speed Grade Utilization Performance
fMAX
LUT  M9K Blocks DSP Blocks
Stratix® IV  -3 2000 1 0 150 MHz
Arria® II GX -3 2000 1 0 150 MHz

 

2、器件定型:性價比: 65k的LE--8收發器   其他廠家用量比較多 封裝就選擇F29 F780的封裝吧

http://www.altera.com.cn/devices/fpga/arria-fpgas/arria-ii-gx/overview/aiigx-overview.html

 

3、下載對應型號的參考設計開發板----

http://www.altera.com.cn/products/devkits/arria-index.jsp

4、下載數據手冊、

http://www.altera.com.cn/literature/lit-arria-ii-gx.jsp?ln=devices_fpga&l3=Midrange%20FPGAs-Arria%20II%20%28GX%20and%20GZ%29&l4=Documentation

哇塞竟然也有中文的啦--不錯

 此網頁包含了下面要下載的大部分內榮

5、下載對應型號的原理圖,PCB庫文件

http://www.altera.com.cn/literature/lit-pkg.jsp

http://www.altera.com.cn/support/devices/arria-ii-gx/dev-aiigx.jsp candence 庫 IBSI 模型 下載配置等 很好

5、外部存儲器手冊,引腳連接指南,引腳信息表,原理圖檢視表

7、電源網絡:信號完整性

http://www.altera.com.cn/technology/signal/fundamentals/glossary/sgl-glossary.html

8、遇到問題的知識庫-----包括各種資源----非常好

http://www.altera.com.cn/support/kdb/search?q=arria_ii_gx_ki&start=0&site=china_spt_kdb&day=&navids=&ids=&idsver=&doctype=

9、JTAG 配置設計-選擇配置芯片-查看配置文件大小

http://www.altera.com.cn/literature/sg/product-catalog.pdf

產品手冊中:包含各種信息--------配置文件大小------------65的大小為18M--------故選擇EPCS64------------16PIN的

JTAG配置電路在數據手冊中的第一卷--第三章系統設計中有---即 JTAG下載JIC文件--------JIC的產生方法--百度搜---數據手冊中也有介紹

 

10、外部存儲器接口設計-----------在產品目錄的簡要介紹中---OCT 只支持串行和差分------不支持並聯的終結VTT的RT的片上終結OCT

所以在連接DDR3/DDR2時,數據線和地址線都要采用上拉VTT的形式----即 數據線的VTT在FPGA端,,地址線的在DDR端

 

 

11、當我們以上的文件都全了之后就可以設計咯---------黑hi額

 

     a、BANK划分原則:    上下bank(頂和低-也叫列column)存儲器接口       左右bank(左右--也叫ROW)高速收發--LVDS(帶DPA-OCT)(若DDR分配到沒有RUP,RDN的BANK就會出現錯誤,找不到OCT)

     b、IO供電原則:     分為PD和VCCio可以不分割一起供電---vccio-3.3-3.0-2.5-1.8-1.5(高級一點的FPGA沒有3.3供電,用3.0代替)     vccpd--3.3-3.0-2.5(2.5以下都為2.5)  可以與板卡上的其他芯片共用電源

     c、除了IO口電源: FPGA 的其他電源都要單獨供給---防止干擾

     d、JTAG電源連接:  建議選擇3.3-2.5-3.0沒有嘗試過2.5v是否能OK---高級的芯片有VCCPGM ----arria系列有單獨的下載配置bank可供靈活選擇電壓---cyclone--配置引腳和IObank是混在一起的--供電選擇有受限制(另外沒有必要畫AS接口-JTAG可以下載POF的轉文件JIC 達到同樣的功能------EPCS的選擇要根據FPGA文件大小選擇--在數據手冊一卷三章有----另外EPCS比較貴且沒有工業級的--可以使用美光的M25P64來代替

     e、時鍾管理: 復位引腳未曾加驅動放置在時鍾引腳---外部的參考時鍾放在此---要輸出的參考時鍾在PLL-OUT 輸出---差分接入有的有OCT有的沒喲---LVPECL一般用在高數收發的參考時鍾--高速收發的參考時鍾單獨接lvds

        或LVPECL(耦合方式不同--電阻網絡不同-兩種電平也可以進行相互轉換---分為交流耦合(接收端加電容和差分匹配電阻適合板間通訊--不同電源供電)==直流耦合(接收端加差分匹配電阻適合板內通訊--同電源供電))

     f、上電速度要求:不符合要求配置不成功的---分為快速4--12MS達到穩定(選擇方式為:高級的FPGA用單獨的引腳POREFL來選擇--低級的就用MESL來選擇比如選擇快速3.3就是這個要求)100ms達到穩定

     g、片上PLL使用的設計:直接由時鍾引腳輸入(要是這樣--即使用一個PLL就要有一個使用芯片輸入--電路補償功能),PLL級聯使用(FPGA只有一個時鍾引腳輸入即可--無電路補償功能)

     h、時鍾網路:全局時鍾網絡(時鍾輸入引腳--不同引腳上不同Pll進行時鍾補償)---局部時鍾網路(也有專用的時鍾輸入引腳-可當作IO使用-一般不用此功能)

 FPGA電源隔離指南
典型的 FPGA 器件含有很多電源線,甚至需要更多的電源線對噪聲敏感的 SERDES 收發
器進行供電。例如,表2顯示了所推薦的 Altera 收發器 Stratix IV GX FPGA 器件電
源線隔離方案。雖然這一 FPGA 中有很多電源線,但是,取決於具體設計,某些電源線
共用了同一穩壓器。然而,由於噪聲和性能問題,需要對這些電源線進行隔離。設計
人員必須嚴格按照生產商的建議進行設計,以滿足電源要求。一些對噪聲敏感的電路
需要低噪聲電源。如果在關鍵區域不能提供干凈的電源,那么將影響抖動發生和 PLL
功能。
Stratix IV GX FPGA 中的電源線隔離實例
FPGA電壓
電壓值             電壓名稱     說明           共用/ 隔離
0.9V               VCC               FPGA內核電源      共用
                       VCCD_PLL         PLL 數字電源      共用/ 隔離
1.2V–3.0V      VCCIO       I/O 供電電壓,              1-8 塊共用
          ¾ VCCIO VREF   輸入參考電壓,    1-8 塊共用
1.5V         VCCPT       可編程功耗技術     共用/ 隔離
1.8V/2.5V/3.0V   VCCPGM       配置引腳電源     共用
2.5V         VCCCLKIN    差分時鍾輸入電源    VCCCLKIN - 共用
          VCCA_PLL    PLL 模擬電源      VCCA_PLL - 隔離,磁珠 Bead
          VCCAUX      輔助電源        VCCAUX - 共用/ 隔離
          VCCABAT     電池備用電源      VCCBAT - 電池隔離
2.5V/3.0V     VCCPD I/O     預驅動電源         共用
收發器電壓
0.9V        VCCHIP XCVR     硬核IP 數字電源     共用
1.1V         VCCR
          VCCT
          VCCL_GXB
          XCVR          接收器模擬電源
          XCVR          發射器模擬電源
          XCVR          時鍾電源            共用/ 隔離
1.4V/1.5V     VCCH_GXB XCVR TX    輸出緩沖電源     共用/ 隔離
2.5V/3.0V     VCCA XCVR         高電壓電源     共用 / 隔離

 


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