賽靈思的目標(biāo)設(shè)計(jì)平臺(tái)的介紹 - 全文

2009年2月Virtex?-6和Spartan?-6系列的隆重發(fā)布，標(biāo)志著賽靈思公司致力于提高FPGA設(shè)計(jì)效率和增強(qiáng)FPGA易用性的嶄新平臺(tái)方法的開端。與半導(dǎo)體領(lǐng)域內(nèi)的領(lǐng)先公司所采用的許多平臺(tái)設(shè)計(jì)方法相同，賽靈思的目標(biāo)設(shè)計(jì)平臺(tái) (Targeted Design Platform) 也采用了開放的標(biāo)準(zhǔn)、通用的開發(fā)流程以及類似的設(shè)計(jì)環(huán)境，盡量減少任何開發(fā)項(xiàng)目中都能遇到的通用工作對(duì)設(shè)計(jì)人員時(shí)間的占用，確保他們能集中精力從事創(chuàng)新性的開發(fā)工作。

之所以選擇了“目標(biāo)”這個(gè)詞，是因?yàn)槊恳淮碌腇PGA都為日益增加的應(yīng)用提供了更好的解決方案，解決這些應(yīng)用在嵌入式、數(shù)字信號(hào)處理或系統(tǒng)方面所面臨的需要高帶寬通信通道以便處理大量數(shù)據(jù)的瓶頸問題。其成功之道在于能夠充分發(fā)揮FPGA內(nèi)在的并行性、集成存儲(chǔ)、DSP和通訊特性的優(yōu)勢。進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工程師背景各不相同，分別來自不同的設(shè)計(jì)領(lǐng)域，他們需要有助于發(fā)揮出各自領(lǐng)域?qū)ｉL的的工具和知識(shí)產(chǎn)權(quán) (IP)。據(jù)此，賽靈思認(rèn)識(shí)到必須推出能夠全面支持并可輕松擴(kuò)展到不同終端應(yīng)用的參考設(shè)計(jì)，確保參考設(shè)計(jì)能真正成為終端應(yīng)用開發(fā)的基礎(chǔ)或起點(diǎn)。

每個(gè)開發(fā)套件都包括了面向Virtex-6或Spartan-6器件的開發(fā)板；面向DSP、嵌入式或連接、具有優(yōu)化設(shè)計(jì)流程的ISE? 設(shè)計(jì)套件完整版；經(jīng)過全面驗(yàn)證的目標(biāo)參考設(shè)計(jì)；支持專門特性評(píng)估和板上診斷的設(shè)計(jì)示例和演示；完整的文檔資料和說明（包括設(shè)置、評(píng)估和修改參考設(shè)計(jì)所需的源代碼，可作為終端應(yīng)用設(shè)計(jì)的起點(diǎn)）；以及所有必需的電源、配置和通信線纜。

我們還提供一系列逐步深入的學(xué)習(xí)指南，幫助FPGA新手快速啟動(dòng)設(shè)計(jì)工作。這些學(xué)習(xí)指南介紹了基本的設(shè)計(jì)方法，如FPGA編程、工具流程編譯步驟、設(shè)計(jì)方案的創(chuàng)建以及驗(yàn)證等內(nèi)容。

連接平臺(tái)
賽靈思的串行和并行連接解決方案能滿足實(shí)現(xiàn)背板、芯片間或不同產(chǎn)品間系統(tǒng)整合所需要的帶寬、電源和成本最高標(biāo)準(zhǔn)要求。利用最新一代Virtex-6和Spartan-6器件，可成功實(shí)現(xiàn)最低功耗、最高速串行收發(fā)器的設(shè)計(jì)，并得到業(yè)界最廣泛的協(xié)議支持。此外，內(nèi)置的PCI Express?和三模以太網(wǎng)MAC塊還能節(jié)約寶貴的邏輯資源和功耗，同時(shí)以更低的成本實(shí)現(xiàn)高性能連接。

支持賽靈思 Spartan-6 FPGA和高性能Virtex-6 FPGA系列的兩款新型連接套件為賽靈思連接解決方案提供了簡單易用的完整開發(fā)和演示平臺(tái)。

處理平臺(tái)
對(duì)習(xí)慣于使用RISC或DSP處理器的開發(fā)人員來說，轉(zhuǎn)向采用FPGA硬件可能相當(dāng)困難，他們需要學(xué)習(xí)一系列新的設(shè)計(jì)技巧，并對(duì)硬件進(jìn)行一定的了解。對(duì)于剛接觸FPGA或FPGA處理的開發(fā)人員來說，這真是個(gè)非常重要的決定，因?yàn)橛锌赡軙?huì)增加潛在的風(fēng)險(xiǎn)，并有可能延長設(shè)計(jì)周期。

賽靈思面向嵌入式和DSP應(yīng)用的Spartan-6和Virtex-6 FPGA開發(fā)套件專門設(shè)計(jì)專門用于簡化FPGA的推廣，使軟硬件和算法開發(fā)人員能快速啟動(dòng)賽靈思 FPGA片上系統(tǒng) (SoC) 應(yīng)用的開發(fā)工作。

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圖2：賽靈思 Virtex-6 FPGA ML605和Spartan-6 FPGA SP605開發(fā)板

下面我們將詳細(xì)介紹2009年12月8日宣布推出的四款開發(fā)套件：
賽靈思 Spartan-6 FPGA連接開發(fā)套件
賽靈思 Spartan-6 FPGA連接套件采用低成本Spartan-6 LXT器件系列，是一款完整的、簡單易用的連接開發(fā)和演示平臺(tái)。作為賽靈思連接目標(biāo)設(shè)計(jì)平臺(tái)，該套件提供了創(chuàng)建高速串行系統(tǒng)和其它開箱即用型連接應(yīng)用所需的軟硬件、IP和目標(biāo)參考設(shè)計(jì)。

Spartan-6 LXT FPGA能利用業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的PCI Express?（1.1版）、以太網(wǎng)（GMII、SFP）和DDR3等高速串行協(xié)議開展設(shè)計(jì)，而且支持基于其他串行標(biāo)準(zhǔn)和高達(dá)3.125Gb/s的專利實(shí)施方案以及包括3.3V I/O標(biāo)準(zhǔn)在內(nèi)的多種并行協(xié)議的設(shè)計(jì)工作。

采用Spartan-6 LXT FPGA的連接套件簡化了多協(xié)議系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開發(fā)和驗(yàn)證，使設(shè)計(jì)人員能通過高效、低成本的可編程連接解決方案來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品差異化。該套件集成了連接開發(fā)所需的關(guān)鍵組件，可加速設(shè)計(jì)、實(shí)施低成本協(xié)議橋接，而且對(duì)LVDS通信而言提供了效率更高的替代方案，能滿足多種不同細(xì)分市場的要求。通過提供可擴(kuò)展的構(gòu)建塊架構(gòu)以及目標(biāo)參考設(shè)計(jì)和業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的FMC子卡擴(kuò)展硬件環(huán)境，它還能作為針對(duì)市場專用的連接設(shè)計(jì)平臺(tái)的起點(diǎn)。

特性和優(yōu)勢
提供創(chuàng)建功能全面的工作系統(tǒng)所需要的所有軟硬件、固件、IP和參考設(shè)計(jì)的綜合連接開發(fā)平臺(tái)
?ISE 設(shè)計(jì)套件：嵌入式版本專門用于邏輯和連接設(shè)計(jì)人員所需（器件鎖定為Spartan-6 LX45T FPGA）。
?預(yù)驗(yàn)證、可定制的目標(biāo)參考設(shè)計(jì)集成了PCIe、千兆以太網(wǎng)和板上DDR3存儲(chǔ)器以及虛擬FIFO和優(yōu)化Packet DMA，可加速帶寬。
?專為Spartan-6 FPGA和連接套件進(jìn)行優(yōu)化了的完整版Northwest Logic PCIe Packet DMA引擎。

技術(shù)規(guī)范
?采用Spartan-6 LX45T FPGA且符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)的SP605板，通用電源及配套線纜。
?支持插件可擴(kuò)展性的板上FMC子卡接頭。
?具有設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序文件、設(shè)計(jì)源文件和應(yīng)用的USB記憶棒。
?包括示意圖、Gerber文件、板BOM和詳細(xì)的用戶指南在內(nèi)的可下載文檔資料。

賽靈思 Virtex-6 FPGA連接開發(fā)套件
賽靈思 Virtex-6 FPGA連接開發(fā)套件是一款采用高性能Virtex-6 LXT FPGA系列產(chǎn)品的全面的連接開發(fā)和演示平臺(tái)。作為賽靈思連接目標(biāo)設(shè)計(jì)平臺(tái)，該套件提供了創(chuàng)建高速串行系統(tǒng)和其它開箱即用型連接應(yīng)用所需的軟硬件、IP和目標(biāo)參考設(shè)計(jì)。

Virtex-6 LXT FPGA幫助設(shè)計(jì)師進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)利用PCI Express 1.1/2.0、以太網(wǎng)（GMII、SFP、XAUI）、SATA和其它線速高達(dá)6.5Gb/s的專利高速串行協(xié)議，以及通過SelectIO?技術(shù)支持速度高達(dá)1.4Gb/s的多種并行標(biāo)準(zhǔn)。

這款采用Virtex-6 LXT FPGA的連接套件簡化了高性能、高帶寬、多協(xié)議系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開發(fā)和驗(yàn)證工作，能滿足不斷變化的市場需求。Virtex-6 FPGA連接開發(fā)套件提供了經(jīng)過生產(chǎn)檢驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法和工具套件使設(shè)計(jì)人員能實(shí)時(shí)分析并調(diào)試高速串行解決方案。

該套件能夠通過在正常工作的系統(tǒng)中集成了PCI Express和XAUI協(xié)議IP核心的目標(biāo)參考設(shè)計(jì)快速啟動(dòng)開發(fā)工作。該系統(tǒng)能通過虛擬FIFO訪問板上DDR3存儲(chǔ)器，并能通過高性能優(yōu)化包DMA加速帶寬。通過提供基于目標(biāo)參考設(shè)計(jì)的可擴(kuò)展構(gòu)建塊架構(gòu)以及業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)FMC子卡擴(kuò)展環(huán)境，Virtex-6 FPGA連接開發(fā)套件還可作為針對(duì)市場專用的目標(biāo)設(shè)計(jì)平臺(tái)的起點(diǎn)。

特性和優(yōu)勢
?提供所有軟硬件、固件、應(yīng)用IP和GUI的綜合開發(fā)平臺(tái)，可創(chuàng)建功能全面的系統(tǒng)解決方案。
?ISE 設(shè)計(jì)套件：專為邏輯和連接設(shè)計(jì)人員而定制的嵌入版提供ChipScope? Pro 分析器和Serial I/O 套件（器件鎖定為Virtex-6 LX240T FPGA）。
?面向PCIe-10GDMA-DDR3-XAUI的預(yù)驗(yàn)證、可定制且全面支持的目標(biāo)參考設(shè)計(jì)。
?提供多個(gè)設(shè)計(jì)示例，如SFI4.1、SFI5和PCIe 2.0以及1.1多信道配置等。

技術(shù)規(guī)范
帶有Virtex-6 LX240T器件且符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)的ML605基礎(chǔ)版。
?通用電源和配套線纜，包括CX4 回路模塊。
?符合VITA57標(biāo)準(zhǔn)的FMC子卡支持CX4、SATA和SMA接口。
?存儲(chǔ)了設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序文件、設(shè)計(jì)源文件和應(yīng)用的USB記憶棒。
?包括原理圖、Gerber文件、板BOM和詳細(xì)的用戶指南在內(nèi)的可下載的文檔。

嵌入式目標(biāo)設(shè)計(jì)平臺(tái)（賽靈思 Spartan-6和Virtex-6 FPGA嵌入式開發(fā)套件）
賽靈思嵌入式開發(fā)套件通過Virtex-6 FPGA和Spartan-6 FPGA簡化了嵌入式處理器系統(tǒng)的開發(fā)工作。作為賽靈思的嵌入式目標(biāo)設(shè)計(jì)平臺(tái)，上述套件提供了創(chuàng)建開箱即用型嵌入式系統(tǒng)所需的所有軟硬件、IP和參考設(shè)計(jì)。

Spartan-6 FPGA嵌入式開發(fā)套件為需要連接功能的嵌入式應(yīng)用提供了低成本基礎(chǔ)平臺(tái)。Virtex-6 FPGA嵌入式開發(fā)套件則為需要高性能處理、串行連接和高級(jí)存儲(chǔ)接口功能的嵌入式應(yīng)用開發(fā)提供了功能全面的環(huán)境。上述兩款套件都配套提供可作為硬件定制和軟件開發(fā)起點(diǎn)的MicroBlaze?處理器子系統(tǒng)目標(biāo)參考設(shè)計(jì)，而且還提供了視頻處理設(shè)計(jì)示例和學(xué)習(xí)指南，該指南詳細(xì)演示了如何進(jìn)一步定制系統(tǒng)。

對(duì)獨(dú)立（或裸機(jī)）軟件開發(fā)來說，可使用基于Eclipse的軟件開發(fā)套件 (SDK) ，該套件包括GNU工具、創(chuàng)建軟件應(yīng)用和鏈接器腳本所需向?qū)?、閃存寫入程序、以及滿足嵌入式外設(shè)需要的標(biāo)準(zhǔn)C語言庫和驅(qū)動(dòng)程序等。Linux或RTOS軟件開發(fā)由一系列能與賽靈思 SDK無縫協(xié)同工作的第三方操作系統(tǒng)和中間件解決方案提供支持。

特性和優(yōu)勢
?提供所有軟硬件、固件構(gòu)建塊和工具的綜合開發(fā)平臺(tái)，滿足快速啟動(dòng)應(yīng)用開發(fā)需要。
?符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)的板可實(shí)現(xiàn)了嵌入式處理器子系統(tǒng)與DDR3、PCI Express、千兆以太網(wǎng)、支持插件可擴(kuò)展性的UART接口和業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的FMC等完全集成。
?目標(biāo)參考設(shè)計(jì)具有MicroBlaze處理器、多端口DDR3存儲(chǔ)控制器、三模以太網(wǎng)MAC、UART、SPI、I2C、計(jì)時(shí)器、中斷控制器和片上存儲(chǔ)器。
?軟硬件學(xué)習(xí)指南演示了如何定制設(shè)計(jì)，并提供了編譯、調(diào)試和剖析軟件應(yīng)用的最佳實(shí)踐。
?支持Linux和RTOS。具體包括支持PetaLogix的PetaLinux OS以及通過uC/Probe調(diào)試工具支持Micrium的uC/OS-II和uC/TCP-IP端口。中間件則支持Treck的高性能TCP/IP堆棧。

技術(shù)規(guī)范
?Virtex-6 FPGA嵌入式開發(fā)套件：帶有Virtex-6 LX240T FG1156器件的ML605基礎(chǔ)板、通用電源和配套線纜。
?Spartan-6 FPGA嵌入式開發(fā)套件：帶有Spartan-6 LX45T FG484器件的SP605基礎(chǔ)板、通用電源和配套線纜。
?ISE 設(shè)計(jì)套件嵌入版。提供Platform Studio工具、EDK和SDK（器件鎖定為Virtex-6 LX240T或partan-6 LX45T FPGA）。
?存儲(chǔ)了參考設(shè)計(jì)、演示、文檔和學(xué)習(xí)指南的USB記憶棒。上述內(nèi)容也可從網(wǎng)上獲得。

DSP目標(biāo)設(shè)計(jì)平臺(tái)
FPGA是在DSP處理帶寬要求超過10 GMAC情況下一種常見的硬件選擇。FPGA的靈活性使其非常適用于高性能或多通道DSP應(yīng)用，從而充分發(fā)揮硬件并行性的優(yōu)勢，讓更低成本和功耗的單芯片解決方案相對(duì)于多DSP實(shí)施方案而言實(shí)現(xiàn)更大的優(yōu)勢。

賽靈思 FPGA DSP套件將于明年1月接受預(yù)訂。該套件有助于設(shè)計(jì)人員在一天之內(nèi)就在賽靈思 FPGA基礎(chǔ)上完成應(yīng)用的原型設(shè)計(jì)工作。每個(gè)開發(fā)套件都配套提供逐步遞進(jìn)的軟硬件設(shè)置指南，確保從一開始就不浪費(fèi)時(shí)間。圖形用戶界面可引導(dǎo)新用戶通過以下三個(gè)步驟啟動(dòng)設(shè)計(jì)工作。

賽靈思 Spartan-6 FPGA DSP開發(fā)套件
賽靈思 Spartan-6 FPGA DSP開發(fā)套件為在低成本、低功耗的Spartan-6 FPGA基礎(chǔ)上實(shí)施DSP算法提供了完整的開發(fā)平臺(tái)。作為一款賽靈思 DSP目標(biāo)設(shè)計(jì)平臺(tái)，該套件提供了所需的全部即用型開發(fā)板、IP、設(shè)計(jì)軟件和參考設(shè)計(jì)。

采用Spartan-6 LX150T器件的Avnet AS-LX150T開發(fā)板是Spartan-6 FPGA DSP開發(fā)套件的核心組成部分。該器件系列針對(duì)DSP應(yīng)用在連接、存儲(chǔ)器和DSP硬件資源的平衡方面進(jìn)行了適當(dāng)優(yōu)化。LX150T是最大的一款Spartan-6器件，即便是要求最高的大規(guī)模DSP應(yīng)用，它也能提供足夠的硬件資源。

特性和優(yōu)勢
?Spartan-6 LX150T FPGA具有180個(gè)增強(qiáng)型DSP48A1 芯片，DSP性能可達(dá)50 GMAC。
?無需RTL設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)就能在Mathworks Simulink?和MATLAB? DSP建模環(huán)境中使用面向 DSP的軟件System Generator開發(fā)DSP應(yīng)用。
?經(jīng)過預(yù)驗(yàn)證的DSP目標(biāo)參考設(shè)計(jì)提供了設(shè)計(jì)基礎(chǔ)設(shè)施以及DSP開發(fā)起點(diǎn)。
?可通過兩個(gè)業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的FMC連接器以及FMC I/O子卡供應(yīng)商生態(tài)系統(tǒng)擴(kuò)展適用于垂直市場應(yīng)用。
?通過可指導(dǎo)新用戶開始基本套件操作的圖形用戶界面快速啟動(dòng)設(shè)計(jì)工作。

技術(shù)規(guī)范
?采用Spartan-6 LX150T FPGA 的 Avnet AS-LX150T開發(fā)板。
?ISE 設(shè)計(jì)套件：系統(tǒng)版器件鎖定為Spartan-6 LX150T FPGA。
?基于Simulink的數(shù)字上變頻器 (DUC)／數(shù)字下變頻器 (DDC) 和基于RTL的DUC／DDC目標(biāo)參考設(shè)計(jì)。
?線纜、電源和小型閃存。
?包括硬件設(shè)置和開始指南在內(nèi)的可下載文檔。

賽靈思 Virtex-6 FPGA DSP開發(fā)套件
賽靈思Virtex-6 DSP開發(fā)套件為在高性能Virtex-6 FPGA基礎(chǔ)上實(shí)施DSP算法提供了完整的開發(fā)平臺(tái)。作為一款賽靈思 DSP目標(biāo)設(shè)計(jì)平臺(tái)，該套件提供了所需的全部即用型開發(fā)板、IP、設(shè)計(jì)軟件和參考設(shè)計(jì)。

Virtex-6 FPGA DSP開發(fā)套件采用了賽靈思 ML605開發(fā)板和Virtex-6 LX240T器件。該平臺(tái)包括700多個(gè)DSP48芯片，DSP處理帶寬可超過400 GMAC，不愧為高性能無線、航空航天和國防應(yīng)用領(lǐng)域中的完美開發(fā)平臺(tái)。

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特性和優(yōu)勢
?Virtex-6 LX240T FPGA采用了788個(gè)增強(qiáng)型DSP48E1 芯片，DSP性能可達(dá)472 GMAC。
?無需RTL設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)就能在Mathworks Simulink?和MATLAB? DSP建模環(huán)境中使用面向 DSP的軟件System Generator開發(fā)DSP應(yīng)用。
?經(jīng)過預(yù)驗(yàn)證的DSP目標(biāo)參考設(shè)計(jì)提供了設(shè)計(jì)基礎(chǔ)設(shè)施以及DSP開發(fā)起點(diǎn)。
?可通過兩個(gè)業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的FMC連接器以及FMC I/O子卡供應(yīng)商生態(tài)系統(tǒng)擴(kuò)展適用于垂直市場應(yīng)用。
?通過可指導(dǎo)新用戶開始基本套件操作的圖形用戶界面快速啟動(dòng)設(shè)計(jì)工作。

技術(shù)規(guī)范
?采用了Virtex-6 LX240T FPGA的賽靈思 ML605開發(fā)板。
?ISE 設(shè)計(jì)套件：系統(tǒng)版器件鎖定為Virtex-6 LX240T FPGA。
?基于Simulink的DUC／DDC 和基于RTL的DUC／DDC目標(biāo)參考設(shè)計(jì)。
?線纜、電源和小型閃存。
?包括硬件設(shè)置和開始設(shè)計(jì)指南在內(nèi)的可下載文檔。

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