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FPGA 外接 5 个 FLASH

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1#
 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
0 R% R& e6 `9 ]( S" r2 i- T2 g. M2 e# S9 d* W+ X' T
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)
" c7 a8 r4 U3 W" S

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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参与人数 1威望 +5 收起 理由
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

点评

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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发表于 2024-8-5 11:04 | 只看该作者
cwfang2013 发表于 2024-8-5 08:58
  X! m$ w2 Q0 [/ Y+ J& B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 ...
3 J  ]+ h0 Q9 V  j
既然是猜想,那就随意发挥,' Y% a* ?( E9 u% k; s
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?
& j' G: ]3 c; {1 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2 r  P* W: w3 K) P. {  X
2+2+1 =5?
' l) x. g- W& h, N

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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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5#
 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; T+ L: X/ E3 P0 h
既然是猜想,那就随意发挥,. ]- \8 o9 m6 x1 @. j5 O' ^
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 ...
2 ~9 t* O- i7 p. X
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。
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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
; c2 H& I. W1 y% ~8 y' d  a
cwfang2013 发表于 2024-8-5 15:01
( E- l0 Q' I- ?4 g, X6 e$ e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 ...
5 i# b: ]' s" y0 N2 A6 Z
  • 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!
    : T/ W6 i+ L7 D: _

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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 / G, G& C5 B& I

$ Y. ^) G8 Y5 d/ c% S- W啊哈~原來都是人家提供的參考設計Reference Design)!+ ~; Y( x* C9 Z0 k# x

1 ~' F$ R0 B0 x% t1 P) ^" d- w) Q
How to use QSPI Flash on Kintex7; M( h) d5 I& v3 Y% N
/ ~( l1 U& a8 ]! e  U0 d& B
How to use QSPI Flash on Kintex7 (xilinx.com)' b, K/ N3 t5 ^3 l
& v) ?0 Y0 ~& }8 N: y- ~

5 y4 F7 z+ }" K# q

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 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 ...

  •   f- @! }3 n3 o( K7 \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; |9 J& O; w$ r# _

    点评

    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

    该用户从未签到

    9#
    发表于 2024-8-6 21:21 | 只看该作者
    cwfang2013 发表于 2024-8-6 16:24
    # P2 z% l4 |; e4 z4 O% C9 N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 ...
    7 i+ E2 r& S, g: g1 N
    少了幾張關鍵的原理圖,但是方塊圖還是能參考。$ W4 \: a! S+ C5 T+ e/ a
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    4 @4 f7 f6 f) L; J; k
    6 S5 x  y$ T0 K' r1 w

    USRP X3X0 Block Diagram.jpg (74.34 KB, 下载次数: 14)

    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 T" H- A# f6 x- ~2 {: K) t  F+ n

    ; Q5 n) j: r, e在還沒看到原理圖之前,我是被你弄得暈頭轉向。
    : t' X$ J6 O" q% q# C- t* R
    7 S6 o, U) l$ @+ E+ l0 L6 U9 ?9 F  j/ f3 M5 k" S3 G4 B- s

    ; H! G+ t; l& T  E3 c% _/ J5 p$ R/ {4 L

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    ) Z& a- q. G. j5 V$ x! G# W# a+ z

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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 " Y( h& T3 m( \% M
    cwfang2013 发表于 2024-8-6 16:24
    2 G' u  F/ y) e5 k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 ...

    % C6 b! ]7 U! g$ i樓主:% G7 f, s! q/ q; K+ W+ m- s8 Q$ e
    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。
    ; |$ h" [+ w  R, d* h! I& q, y; Y0 ]* V6 h& ]( t- P! F
    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。  P2 d* N' m- ?4 B
    , r) S) h1 o- R5 u' }6 w- c& x6 H2 k
    系統架構分析
    8 n4 {2 A2 N' A: V% 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。
    & d" i: _& W. F) Z; x/ {- P$ `% ~( w% b6 @/ }
    為什麼閃存不直接掛到 Kintex-7 上?
    % }/ z# S; L6 \1 S( J3 U0 f
    • 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。& w- ^1 G6 C; U

    " ?$ A7 t7 g( Y- Y  R8 N+ N% O綜合上述小弟的豬腦推論,這可能就是您要的答案了!3 s: t' M0 B. X2 A* p
    " E4 l0 Q2 r- O. L  b- G7 }3 m4 z
    0 n$ l. d6 @' d8 ?: U4 s* l

    . V  U' {" _. S: Y' b/ v
      ?/ p2 f9 {" B3 D& A: y( A$ z- M; w4 m

    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

    评分

    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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    该用户从未签到

    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% G: H8 L6 \+ |, X; v
    樓主:) M: z+ N4 N# b. V0 ^5 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。
    0 [% j7 N; d# J1 X8 w9 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 * T" Z0 {( k+ j5 u$ v
    cwfang2013 发表于 2024-8-15 09:05* b% S+ k1 e/ r2 }
    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 ...
    ! w( {) L2 T1 E8 Q  L6 s2 F
    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。
    ) G6 l. M' N1 @9 v" u9 R6 R( y/ L5 Y& z

    NXP PX1011B Block Diagram.jpg (57.5 KB, 下载次数: 10)

    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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