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FPGA 外接 5 个 FLASH

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 楼主| 发表于 2024-8-2 18:13 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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本帖最后由 超級狗 于 2024-8-6 23:38 编辑 * y) l! g/ ]4 q/ P& T5 G

, C; J# ~0 Y% E7 k) }' {5 {今天发现别人的板子上有个很新奇的设计,FPGA外接了5个FLASH(不是配置程序用吗,板子背面有个单独的配置flash),不知道这么设计的意图是什么,有懂的朋友可以分享讨论下。FPGA型号是spatran6,flash型号25q128jvsq(QSPI接口) # l9 L" N' F# n( H/ {8 i

Winbond W25Q128JV.pdf

2.4 MB, 下载次数: 0, 下载积分: 威望 -5

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谢谢分享!: 5.0
我不能是一個 I2C 或 SPI Mux 的 FPGA 設計嗎?^oo^  发表于 2024-8-2 18:51
谢谢分享!: 5
你得先講這板子的功用,不然就會是元宵節燈謎了!>_<|||  发表于 2024-8-2 18:48

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超級狗 + 5 元宵節燈謎出題獎勵!

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2#
发表于 2024-8-4 20:38 | 只看该作者
可能四个是功能性的,反正fpga里面的逻辑可以自己编辑

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3#
 楼主| 发表于 2024-8-5 08:58 | 只看该作者
这个板子是仿的官方的 USRP X310的板子。板子我只截图了一部分,spatran6对外接的是一个串口,对内接的是K7的FPGA。可以通过串口实现对K7芯片的远程更新。我理解的是程序先通过串口固化到spatran6外接的那几个FLASH里,然后启动的时候,K7通过spatran6再加载程序。这样估计很多人要问了,为什么不直接把串口连接到K7上,这样岂不是更方便。当时我也是这样想的,但是为了兼容官方的远程升级文件,而官方的远程升级文件里是不带串口这部分功能的(官方是通过万兆网升级的)。所以只能通过spatran6来实现这个功能。我就是不明白为啥要用5个串行的FLASH

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既然是猜想,那就随意发挥, 你提到了这里面由一个spatran6, 一个K7 , 这2个人家一人挂2个Flash 可以吧?[/backcolor] 另外,单板的IP,其他的各种参数文件这些不能因为你升级就擦掉吧,那在用一个flash 不就很  详情 回复 发表于 2024-8-5 11:04

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4#
发表于 2024-8-5 11:04 | 只看该作者
cwfang2013 发表于 2024-8-5 08:58. l- q! v- `* G" _: x; M, U% t
这个板子是仿的官方的 USRP X310的板子。板子我只截图了一部分,spatran6对外接的是一个串口,对内接的是K7 ...
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既然是猜想,那就随意发挥,# W% Z' v# q% Z- N% h4 c
你提到了这里面由一个spatran6, 一个K7 , 这2个人家一人挂2个Flash 可以吧?
8 v9 l# ~2 x' M7 P另外,单板的IP,其他的各种参数文件这些不能因为你升级就擦掉吧,那在用一个flash 不就很合理
7 s$ G0 a3 v( g& N! m/ M( G) D2 y2+2+1 =5?
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点评

不是这样的,本身spatran6和K7都有自己单独的FLASH,这5个FLASH是额外接在[/backcolor]spatran6上的,我只知道是用来远程升级K7的程序用的,至于为啥这样用,我没想明白。[/backcolor]  详情 回复 发表于 2024-8-5 15:01

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 楼主| 发表于 2024-8-5 15:01 | 只看该作者
myiccdream 发表于 2024-8-5 11:04
$ E% H& K0 r2 K! c$ }- ?* Y既然是猜想,那就随意发挥,
( C3 p& n1 Z7 f! I% V2 q) ^你提到了这里面由一个spatran6, 一个K7 , 这2个人家一人挂2个Flash 可以 ...
; K. M1 R, C/ H
不是这样的,本身spatran6和K7都有自己单独的FLASH,这5个FLASH是额外接在spatran6上的,我只知道是用来远程升级K7的程序用的,至于为啥这样用,我没想明白。
5 E/ @9 W5 J4 M  y

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軟件有多大就需要有多大的緩衝區(Buffer)。 一般的閃存不支原邊寫邊讀(執行),  详情 回复 发表于 2024-8-5 23:13

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6#
发表于 2024-8-5 23:13 | 只看该作者
本帖最后由 超級狗 于 2024-8-5 23:58 编辑 / \* D0 t9 q. U
cwfang2013 发表于 2024-8-5 15:01
5 k1 V! A; B: G不是这样的,本身spatran6和K7都有自己单独的FLASH,这5个FLASH是额外接在spatran6上的,我 ...
% }8 G/ Y' ^7 t1 R
  • 一般的閃存不支援邊寫邊執行),所以需要緩衝區Buffer)把待更新的軟件先預存起來,等整顆閃存抹除後再逐一寫入。
  • 軟件有多大、就需要有多大的緩衝區Buffer),要接 5 顆閃存表示軟件的容量不小。
  • 閃存為什麼不直接接 K7 上面?我猜為了讀寫速度,這 5 顆應該都是支援 QSPI 的 Serial Flash(你自己也說是 QSPI Serial Flash 沒錯),通常 MCU 或 CPU 上的 QSPI 接口只有一組,你得想辦法變成 5 組,才有辦法接 5 顆 QSPI Serial Flash。
  • 或者說 K7 根本沒有 QSPI 接口,需要 FPGA 來擴展出 QSPI 接口。(AMD K7 沒有 QSPI 介面吧?)
  • 僅為推測,如果你無法得知動作原理,大家就只能猜。但你若得知動作原理,自然也不必來問我們了。早說過,這題是元宵節燈謎,你覺得誰掰得有道理,就信誰吧!
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点评

狗版主说的没问题,这5个FLASH就是用来预存K7的逻辑。等K7工作的时候通过SPANTAN6 FPGA把5个FLASH里面的程序加载出来。这几个芯片之间的逻辑关系没问题,有个疑问点是SPANTAN6为什么不直接接一个并行的Flash,非要挂  详情 回复 发表于 2024-8-6 16:24

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发表于 2024-8-6 00:02 | 只看该作者
本帖最后由 超級狗 于 2024-8-6 00:06 编辑 3 X, y+ e5 }: F9 @/ v5 q. i* [0 B

0 w% G! F( ~9 c, F/ m' ~) |啊哈~原來都是人家提供的參考設計Reference Design)!
. Z+ f0 ^! _; b) z  l! L* u
" U, O& I9 |5 W! D  y3 D1 G' f4 U. V
How to use QSPI Flash on Kintex7
/ P. Q1 R' j" b! b: a1 K
5 ~/ d7 Z! X4 T4 X% v8 M
How to use QSPI Flash on Kintex7 (xilinx.com)  A$ o1 L8 R8 s, Q3 ^
5 t2 y" i% _1 H1 _- ?

8 t- m) [& x. ~# ?0 ~: I) x. B

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8#
 楼主| 发表于 2024-8-6 16:24 | 只看该作者
超級狗 发表于 2024-8-5 23:13
  • 一般的閃存不支援邊寫邊讀(執行),所以需要緩衝區(Buffer)把待更新的軟件先預存起來,等整顆閃 ...

  • 9 g/ H& H% L( q狗版主说的没问题,这5个FLASH就是用来预存K7的逻辑。等K7工作的时候通过SPANTAN6 FPGA把5个FLASH里面的程序加载出来。这几个芯片之间的逻辑关系没问题,有个疑问点是SPANTAN6为什么不直接接一个并行的Flash,非要挂5个QSPI接口的FLASH
    4 n; g/ H* j# S  m" I

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    谢谢分享!: 5.0
    樓主:關於您的元宵節燈謎,我看了一晚的原理圖,似乎有那麼一點感覺了。 您說這板子是仿 USRP X310 的設計,在沒有更多資訊的狀況下,我們就姑且當它和 USRP X310 的架構相同。 系統架構分析 從方塊圖來看,  详情 回复 发表于 2024-8-7 11:30
    谢谢分享!: 5
    有 PCIe PHY 和 Parallel Flash 的型號否?從方塊圖來看,如果 Parallel Flash 是掛在 PCIe 底下,感覺是以 SSD 的型態存在系統中。^_^  发表于 2024-8-6 22:50
    少了幾張關鍵的原理圖,但是方塊圖還是能參考。  详情 回复 发表于 2024-8-6 21:21

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    9#
    发表于 2024-8-6 21:21 | 只看该作者
    cwfang2013 发表于 2024-8-6 16:244 o, q' d. }# y6 B1 ?! }# {6 m/ G
    狗版主说的没问题,这5个FLASH就是用来预存K7的逻辑。等K7工作的时候通过SPANTAN6 FPGA把5个FLASH里面的 ...
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    少了幾張關鍵的原理圖,但是方塊圖還是能參考。/ S8 {; I, t% @
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    USRP X3X0 Block Diagram.jpg (74.34 KB, 下载次数: 12)

    USRP X3X0 Block Diagram.jpg

    USRP x3xx.pdf

    1.7 MB, 下载次数: 0, 下载积分: 威望 -5

    该用户从未签到

    10#
    发表于 2024-8-6 22:59 | 只看该作者
    AMD 自從收購 Xilinx 之後,兩種產品有 K7 這個代號。
    • AMD Athlon 系列處理器代號是 K7
    • Xilinx Kintex-7 系列 FPGA 代號也叫 K7
      # }! @0 J  T6 Y: W

    : a% {1 T1 w- s) d) K. K在還沒看到原理圖之前,我是被你弄得暈頭轉向。
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    11#
    发表于 2024-8-7 11:30 | 只看该作者
    本帖最后由 超級狗 于 2024-8-10 11:04 编辑
    2 T( r: R; N8 s: {  t
    cwfang2013 发表于 2024-8-6 16:24
    $ r' y/ P; a$ |- C8 E6 r狗版主说的没问题,这5个FLASH就是用来预存K7的逻辑。等K7工作的时候通过SPANTAN6 FPGA把5个FLASH里面的 ...
    / n/ `1 Q  [8 F) u, t& p; y# z
    樓主:" O# ?& Y; q1 h: j3 ^5 X
    關於您的元宵節燈謎,我看了一晚的原理圖,似乎有那麼一點感覺了。
    : Q* c5 f% j4 k3 \. C9 r1 v2 p( A& a4 e: r% F& s
    您說這板子是仿 USRP X310 的設計,在沒有更多資訊的狀況下,我們就姑且當它和 USRP X310 的架構相同。
    * |4 Z. f% X: o
    1 Z& p. D  b9 @, T4 S系統架構分析: J- a4 A6 n- b& X3 d3 N
    從方塊圖來看,系統似乎被設計為類 x86 PC 的架構。系統開機後,從 PCIe 硬碟SSD)將軟件載入到 DRAM 中執行。為什麼要這樣做?這個問題和你的疑問,「為什麼閃存不直接掛到 Kintex-7 上?」有那麼點關係。而想要再多放一個 SSD 上去,則會受限於 PCIe PHY 的能力,也許它就只支援兩個插槽Slot)系統都給用掉了。5 q) p; U9 _# |  Z
    1 G! C* L; ?7 Z, M, Y
    為什麼閃存不直接掛到 Kintex-7 上?5 Q4 {, c# t- @' q: D4 s
    • QSPI Serial Flash Winbond 25Q128JVSQ 一顆的容量有 16MB,五顆構成的更新緩衝區Buffer),總共有 16MB x 5 = 80MB。如果要用 Parallel Flash 你可以算一下,16 bit Data + 128MB 的定址線Address)+ Read / Write + Chip Select 總共需要多少個 FPGA I/O。Kintex-7 已經沒剩下那麼多管腳讓你用了。
    • 玩過 FPGA 的人都知道,高速訊號設計時最好都放在同一個或相鄰的 Bank,延遲Delay)才能降到最低。Kintex-7 沒有多餘的 Bank 能用了,即便從各個 Bank 東拼西湊挪出足夠的管腳,也無法滿足前述延遲Delay)的要求。
    • Kintex-7 內部還剩下多少的 Gate Count,讓我們能設計出這樣的電路,又是另一個問題。
    • QSPI Controller 設計上所需要的訊號較少,耗用 FPGA 的 Gate Count 也相對少。在能擠進現有 Kintex-7 內部的前提下,可能是一個較好的折衷方案。+ P9 s- F. U4 X5 G
    8 u5 N6 t. Y' |6 g0 o1 v, Y, E  i: ~
    綜合上述小弟的豬腦推論,這可能就是您要的答案了!' a! x, j1 u, E4 L4 Q; e- J

    + G% N7 n  u5 @; \# R( h- Z- ^
    % f3 g4 D* p! ?
    + |6 j# M' U- @) ]8 F' h3 h5 s! \) @
    2 a2 N  O6 ?; ~4 V

    点评

    版主,这两天忙着设计板子,没空看帖子。您的观点也是对的,但是实际用的时候不是这样用的。产品最终使用中,PCIE是没有用的,用的是万兆电口和X86主板通信,程序升级都是通过万兆网完成的。实际的X310原理图中关于P  详情 回复 发表于 2024-8-15 09:05
  • TA的每日心情
    开心
    2023-11-17 15:11
  • 签到天数: 3 天

    [LV.2]偶尔看看I

    12#
    发表于 2024-8-8 15:53 | 只看该作者
    版主厉害,分析得完美

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    参与人数 1威望 +5 收起 理由
    超級狗 + 5 因為不會有解答,只能說是合理的推測!

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    13#
     楼主| 发表于 2024-8-15 09:05 | 只看该作者
    超級狗 发表于 2024-8-7 11:30. ?4 \  }* J7 y( j
    樓主:
    - S8 X. I8 r3 u7 E& a/ o* C關於您的元宵節燈謎,我看了一晚的原理圖,似乎有那麼一點感覺了。

    . J. u) y* k3 ~7 E; X# y版主,这两天忙着设计板子,没空看帖子。您的观点也是对的,但是实际用的时候不是这样用的。产品最终使用中,PCIE是没有用的,用的是万兆电口和X86主板通信,程序升级都是通过万兆网完成的。实际的X310原理图中关于PCIE PHY不是开源的,但是我通过我们FPGA程序里的引脚分配能看出来,PCIE PHY芯片占用了很多管脚,它是并行转串行的一个芯片。它的设计意图其实一直捉摸不透,K7 FPGA是自带PCIE核的,完全可以通过GX(高速接口)直接接PCIE,而不是并行转串行,省出来的IO完全够接把并行FLASH接在FPGA上。

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    14#
    发表于 2024-8-15 11:12 | 只看该作者
    本帖最后由 超級狗 于 2024-8-15 11:40 编辑 * H; T! N3 H" N0 h
    cwfang2013 发表于 2024-8-15 09:05+ T; ^: A& D+ M. r; m5 _
    版主,这两天忙着设计板子,没空看帖子。您的观点也是对的,但是实际用的时候不是这样用的。产品最终使用 ...
    9 X; ?( u8 g3 A% I0 Z6 I* p
    PCIe PHY 的介面 8 bit 是送、收分開,這個我找了 NXP PCIe PHY PX1011B Datasheet 參考過。
    7 b& o! }6 E2 A8 a1 T
    4 a8 ~! t" c' R: C  y

    NXP PX1011B Block Diagram.jpg (57.5 KB, 下载次数: 7)

    NXP PX1011B Block Diagram.jpg

    NXP PX1011B.pdf

    329.24 KB, 下载次数: 0, 下载积分: 威望 -5

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