FPGA芯片选型和命名规则

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1. 芯片选型

3 U: ~: u* S1 v3 ^  E在采用FPGA电路设计中，首先要进行芯片选型。而芯片选型都是根据你的设计需求来找器件。需求可能涉及以下几个方面：

1. 时钟速度（逻辑时钟、IO时钟等），不同Family能达到的速度不同

2. 时钟数量，不同Family的时钟资源不同

3. IO数目和支持的电平标准
$ k6 q) U! `' \" V" u+ Y! D
4. 板上封装(焊接方式、体积大小）

, `# \3 l& }6 t  g5. 其他各种硬核功能（PowerPC,MGT,GTP,TEMAC等）
" `+ m$ l; S' p1 ]$ l4 G5 k' x
6. 功耗要求，顺便考虑散热空间
! H8 I' y1 t8 U; p4 q
" \' |* I) T  X4 c. E/ q! [7. 非易失性要求，Spartan 3A系列有内置Flash

2 C5 _& p5 X* ]; K( v8 x! K8. 产品调试和升级扩容空间，比如调试时用较大的器件，完成后改用同样封装较小规模的器件
& O& K& ]* e8 r! J4 C) t6 T) B8 U7 l1.1 Xilinx芯片

" p; P5 \/ H/ C9 l, F

1 c) T+ F6 ~* L9 f1 U8 ]7 }* t6系列用ISE开发，7系列用vivado。

    Spartan-7 的定位为低成本应用，容量中等，性能仅为满足一般的逻辑设计要求。
    Artix-7 和 Kintex-7 均可认为其定位为高性价比：
    Artix-7 系列提供了最高性能功耗比结构、收发器线速、DSP 处理能力以及 AMS 集成；
- i% M1 K! x9 F  L$ e3 j; ~    Kintex-7 系列最佳成本/性能/功耗平衡，同时提供高 DSP 率、高性价比封装；
( c0 h9 q! S% G7 Y  L7 `- Z    Virtex-7 则定位为高性能应用，容量大，性能定位为能满足各类高端应用。
. K5 d0 t. N; k! F

关于各系列的片上资源，可直接参考各系列的芯片选型手册：

Cost-Optimized Portfolio Product Tables and Product Selection Guide
* O/ E+ T' B7 ]4 p5 ?% Z( G; D
All Programmable 7Series Product Selection Guide

  E) n1 r" B2 ~/ w/ lUltraSCALE FPGA Product Tables and Product Selection Guide
1.2 Altera芯片

0 F! [7 c, o) p9 X! x3 XAltera 的主流FPGA分为两大类，一种侧重低成本应用，容量中等，性能可以满足一般的逻辑设计要求，如Cyclone，CycloneII；还有一种侧重于高性能应用，容量大，性能能满足各类高端应用，如Startix，StratixII等，用户可以根据自己实际应用要求进行选择。在性能可以满足的情况下，优先选择低成本器件
8 V5 N+ ^9 e% s$ C1 C  ]2. 芯片命名规则
7 e6 J# V9 _" ~6 q2.1 Altera命名规则
" s  Q$ Q; e! |$ ]) s0 k  r1 j
器件系列 + 器件类型（是否含有高速串行收发器） + LE 逻辑单元数量 + 封装类型 + 高速串行收发器的数量（没有则不写） + 引脚数目 + 器件正常使用的温度范围 + 器件的速度等级 + 后缀举例：

EP4CE10F17C8N 为例
* O& g7 P9 [) c1 B$ V6 L$ W0 h7 g
" _8 I1 [7 h7 X: f3 i9 k    EP4C：Altera 器件 Cyclone IV 系列；
    E/GX：E 表示普通逻辑资源丰富的器件，GX 表示带有高速串行收发器的器件；
    10：LE 逻辑单元的数量，单位为 k，10 表示约有 10k 的逻辑单元；
# x8 Q. R- w. \. H    C：表示高速串行收发器的数量，该芯片没有高速串行收发器所以不写；
" k5 f: {! H1 Q    F：表示 PCB 封装类型，F 是 FBGA 封装，E（EQFP）、Q（PQFP）、U（UBGA）、M（MBGA）；
    17：表示引脚数量，17 代表有 256 个引脚；
; [' w) n8 _% r    C：工作温度，C 表示可以工作在 0℃到 85℃（民用级），I 表示可以工作在-40℃
- a# A3 H( @6 u( v4 F    到 100℃（工业级），A 表示可以工作在-40℃到 125℃（军用级）；
7 o2 X2 P" }* n: I  ~6 x. e5 K    8：器件的速度等级，6 最大约是 500MHz，7 最大约是 430MHz，8 最大约是400MHz
' D1 e3 W1 @% c# o3 ?    N：后缀，N 表示无铅，ES 代表工程样片。
5 W; L: N  Q+ m+ C- f+ `
​​​​​​​2.2 Xilinx的FPGA命名规则
# q  g" ?: x0 J8 S+ B9 @1 p# B
UG-112：Device Package User Guide

3 p. E) g) K& W& jUG-116：Device Reliability Report
: f( c* q7 _3 l' [! i: A
3 ]7 L2 D( s" X( y9 ~

譬如，对于编号为XC4VLX60-1FFG668CS2的FPGA，器件类型是XC4VLX60-10，封装是FFG668CS2。具体而言
# ?, z1 Z; V; {4 x. E
    XC4VLX：代表FPGA的家族，这里是VIRTEX 4LX
0 t. Z# w7 F: y; E/ f9 `" c    60： 代表system gates或logic cells的数目，即60,000
; y; Q7 m% H6 J2 P) r    -1： 代表速度等级
    FFG： 是封装方式（Pb-free flip-chip BGA）
& a  ^5 g9 T) g: t" A! z+ W    668： 是引脚数目
    C： 代表的温度等级Temperature grade ，这里是商用(Commercial)
    S2： 即step2
, e+ b/ P& b& b5 @
     

​​​​​​​2.3 速度等级

& T) R) N; |0 E# Y7 p) g6 g- x2 B序号越低，速度等级越高 这是Altera FPGA的排序方法，“序号越高，速度等级也越高”这是Xilinx FPGA的排序方法
8 F' i! X: l/ u. v
在芯片生产出来之后，实际测试标定出来的；速度快的芯片在总产量中的比率低，价格也就相应地高。
$ i: v& y0 G* J8 D4 g
/ s1 _, k+ m& ^8 B+ W( n一般来讲，提高一个速度等级将带来 12%到 15%的性能提升，但是器件的成本却增加了 20%大 30%。如果利用设计结构来将性能提升12%到 15%（通过增加额外的流水线），那么就可以降低速度等级，从而节约20%大 30%的成本；
​​​​​​​2.4 温度等级
" e8 v3 P' f7 \
! ^' ]6 X8 ^! r

​​​​​​​3. FPGA IO引脚及命名方式
" S% \  U: s( a! L5 A
# {6 b" W" W8 }5 @1 W9 c/ f7 ~参考：FPGA开发者看过来：IO是怎么命名的？上电又有什么规律？__凤凰网

) E9 [. L$ I& {  g, X9 {0 U命名方式多样，A13，B14，BANK34，BANK12，MIO0，EMIO···。这是FPGA的特点，FPGA可以兼容多种不同的电压标准，也有丰富的IO。

8 O. L, w0 S1 T# aFPGA的IO物理命名规则，也就是我们做管脚约束时候的命名，芯片通常是长方体或者正方体，所以命名通常采用字母+数字组合的方式。
; }/ z( f( z2 r+ ]1 u* V
xilinx的命名（xilinx的文档是行业标杆，其它FPGA厂家的资料多多少少会参考xilinx）通常xilinx 的功能命名格式为：IO_LXXY#/IO_XX。其中：

, j* [, K( N; d, t" W    （1） IO代表用户IO；
# N- A# z6 S) l9 v* m+ d    （2） L代表差分，XX代表在当前BANK下的唯一标识号，Y=[P|N]表示LVDS信号的P或者N；
    （3） #表示Bank号。

例如：IO_L13P_T2_MRCC_12，这是一个用户IO，支持差分信号，是BANK12的第13对差分的P端口，与此同时它也是全局时钟网络输入管脚（MRCC是全局时钟网络）

除了FPGA的用户IO外，还有很多其他的功能IO，如下载接口，模式选择接口，还有MRCC，最重要的是FPGA的电源引脚。
8 R5 t+ Z: J* M7 a' G) Z$ a
. K* c: H* z2 r; M$ c5 i* pZynq有两套独立的供电系统，（PS和PL），因此没有上电时序需求
, x, m9 q8 n) Q: L$ b  A0 z
5 }) p; g( A- s/ |0 x% t2 A

lili_qq

FPGA芯片选型很严肃，因为你既要考虑到性能还要兼顾到成本，说白了也就是性价比。

VIC56

很考验工程师的知识广度储备了，如果你了解的芯片比较多比较详细，那再好不过了。如果你接触的很少，这个时候就需要你去疯狂阅读了