《電子技術(shù)應(yīng)用》
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Xilinx多種應(yīng)用指南

如果您希望進(jìn)一步了解我們的 FPGA 如何適用于眾多應(yīng)用,,建議您閱讀以下應(yīng)用指南與白皮書,。
2011-09-28
作者:Xilinx

  特別白皮書 – WP392:賽靈思靈活混合信號解決方案
  http://www.xilinx.com/cn/support/documentation/white_papers/wp392_Agile_Mixed_Signal.pdf
  
  業(yè)界領(lǐng)先的 28nm 7 系列高級 FPGA 已經(jīng)通過前幾代 FPGA 系列產(chǎn)品極大擴(kuò)展了集成模擬子系統(tǒng)的功能。賽靈思 7 系列中的模擬子系統(tǒng)稱為 XADC,,其包含兩個獨立的 1 MSPS,、12 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 以及一個 17 通道模擬多路復(fù)用器前端,。通過把 XADC 與 FPGA 邏輯緊密集成在一起,賽靈思推出了業(yè)界最靈活的模擬子系統(tǒng),。這種模擬與可編程邏輯的創(chuàng)新組合被稱為靈活混合信號,。
  
  XADC 與可編程邏輯的搭配使系統(tǒng)設(shè)計人員能夠從其產(chǎn)品中輕松省去眾多混合信號器件,其中包括電源監(jiān)控與管理等輔助模擬功能,;監(jiān)控器,、電壓監(jiān)控器與定序器;熱管理,;系統(tǒng)監(jiān)測與控制,;單通道與多通道 ADC;以及接觸式傳感器,??娠@著節(jié)省成本、板級空間與 I/O 引腳 – 尤其是那些存在面積與成本約束的設(shè)計或者大批量交付的設(shè)計,,效果更加明顯,。集成解決方案的其它優(yōu)勢包括降低失效率 (FIT),簡化存貨管理以及消除成熟混合信號器件的潛在使用壽命終結(jié)問題,。
  
  由 Anthony Collins 與 Robert Bielby 編寫的這本白皮書介紹了利用 Artix™-7,、Kintex™-7 與 Virtex®-7 FPGA 以及 Zynq™- 7000 可擴(kuò)展處理平臺 (EPP) 實現(xiàn)的 XADC 與靈活混合信號解決方案的優(yōu)勢與特性,。
  
  XAPP875:用于高速串行 I/O 的動態(tài)可編程 DRU
  http://www.xilinx.com/cn/support/documentation/application_notes/xapp875.pdf
  
  當(dāng)今的多業(yè)務(wù)光網(wǎng)絡(luò)要求收發(fā)器必須能夠適應(yīng)廣泛的輸入數(shù)據(jù)速率。高速串行 I/O 具有內(nèi)在的數(shù)據(jù)速率處理下限,,可以防止輕易連接到低速客戶信號,。Paolo Novellini 與 Giovanni Guasti 在本應(yīng)用指南中介紹的非整數(shù)數(shù)據(jù)恢復(fù)單元 (NI-DRU) 由查找表 (LUT) 和觸發(fā)器組成,特別適用于 Virtex-5 LXT,、SXT,、TXT 與 FXT 平臺中的 RocketIO™ GTP 與 GTX 收發(fā)器。NI-DRU 可以讓數(shù)據(jù)速率下限降低到 0 Mbps,,同時把上限提高到 1250 Mbps,,從而使嵌入式高速收發(fā)器成為真正多速率串行接口的理想解決方案。
  
  NI-DRU 的操作設(shè)置(數(shù)據(jù)速率,、抖動帶寬,、輸入 ppm 范圍和抖動峰值)可以動態(tài)編程,從而無需進(jìn)行比特流重新加載或局部重新配置,?;谕酵獠繀⒖紩r鐘運(yùn)行時,NI-DRU 支持小數(shù)過采樣率,。因此只需要一個 BUFG,,并且與所設(shè)置的通道數(shù)量無關(guān),即使所有通道都采用不同數(shù)據(jù)速率也無妨,。
  
  鑒于參考時鐘與輸入數(shù)據(jù)速率之間缺乏關(guān)聯(lián),,因此兩個可選桶式移位器能夠簡化 NI-DRU 與外部 FIFO 或任何所需解碼器之間的連接。第一個桶式移位器具有 10 位輸出,,其可以輕松連接到 8b10b 或 4b5b 解碼器(均不包含在隨附的參考設(shè)計內(nèi)),。第二個桶式移位器具有 16 位輸出,特別適用于 8 位協(xié)議,,如:Sonet/SDH,。用戶還可以設(shè)計其它桶式移位器。
  
  XAPP459:把大擺幅單端信號連接到 SPARTAN-3 系列的用戶 I/O 引腳時消除 I/O 耦合效應(yīng)
  http://www.xilinx.com/cn/support/documentation/application_notes/xapp459.pdf
  
  由 Spartan-3,、Spartan-3E 與 Spartan-3A 延伸器件組成的 Spartan®-3 系列支持異常強(qiáng)大,、靈活的 I/O 功能集,因此它們能夠輕松滿足大多數(shù)應(yīng)用的信號需求,。您可以對這些系列的 I/O 引腳進(jìn)行編程,,以適應(yīng)眾多不同的單端信號標(biāo)準(zhǔn)。
  
  標(biāo)準(zhǔn)單端信號電壓電平支持 1.2V,、1.5V,、1.8V、2.5V 與 3.3V,。但是在許多應(yīng)用中,,接收信號的電壓擺幅會超出用戶 I/O 引腳的通常容許范圍,。最常見的情況是在使用標(biāo)準(zhǔn)單端信號電平的用戶 I/O 引腳上接收 5V 信號。這種大擺幅信號的接收可能是出于設(shè)計要求,,也可能是由于用戶 I/O 受到嚴(yán)重正/負(fù)過沖的影響無意間造成的,,無論用戶 I/O 引腳編程“方向”如何,這種情況都有可能發(fā)生,。
  
  Eric Crabill 編寫的這份應(yīng)用指南介紹了如何設(shè)計接收大擺幅信號,。在一種解決方案中(以及存在嚴(yán)重正/負(fù)過沖的一般情況下),差分引腳對中的用戶 I/O 之間有可能出現(xiàn)寄生漏電流,,即使是按照單端 I/O 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行配置的用戶 I/O 引腳也不例外,。本應(yīng)用指南介紹了在建議工況范圍之外出現(xiàn)的寄生漏電流行為。
  
  XAPP486:速度高達(dá) 666 MBPS 時 SPARTAN-3E/3A FPGA 中的 7:1 串行化
  http://www.xilinx.com/cn/support/documentation/application_notes/xapp486.pdf
  
  Spartan-3E 與 Spartan-3A 延伸系列器件用于眾多在速度高達(dá) 666 Mbps 時需要 7:1 串行化的應(yīng)用中,。本應(yīng)用指南主要介紹在需要 4 位或 5 位傳輸數(shù)據(jù)總線位寬,、操作速度高達(dá)每線 666 Mbps、轉(zhuǎn)發(fā)時鐘為比特率的七分之一的應(yīng)用中使用的 Spartan-3E/3A 器件,。此類接口通常用于平板顯示器和汽車應(yīng)用,。(相關(guān)接收器設(shè)計的介紹敬請參閱 XAPP485,“速度高達(dá) 666 Mbps 時 Spartan-3E/3A FPGA中的 1:7 解串行化”,,網(wǎng)址:http://www.xilinx.com/cn/support/documentation/application_ notes/xapp485.pdf,。)
  
  這些設(shè)計適用于 Spartan-3E/3A FPGA,但不適用于最初的 Spartan-3 器件,。有關(guān)此應(yīng)用指南的設(shè)計文件主要針對 Spartan-3E 系列,,不過 Spartan-3A 延伸系列也支持相同的設(shè)計方法,。
  
  提供兩個版本的串行器設(shè)計,。在 Logic 版中,速度較低的系統(tǒng)時鐘與速度較高的發(fā)射器時鐘進(jìn)行相位校準(zhǔn),。而 FIFO 版,,就其本身而言,則采用基于 block RAM 的 FIFO 存儲器來確保兩個時鐘之間無任何相位關(guān)系要求,。兩個版本都采用是系統(tǒng)時鐘 3.5 倍的發(fā)射時鐘,,同時采用雙數(shù)據(jù)速率 (DDR) 技術(shù)使串行化系數(shù)達(dá)到 7。這樣做的目的是讓內(nèi)部邏輯保持合理速度,,并確保時鐘生成不超出 Spartan-3E FPGA 數(shù)字頻率合成器 (DFS) 模塊的范圍,。
  
  Spartan-3E FPGA 的最高數(shù)據(jù)速率在 -4 速度等級時為 622 Mbps,而在 -5 速度等級時則達(dá)到 666 Mbps,。Spartan-3A FPGA 的最高數(shù)據(jù)速率在 -4 速度等級時為 640 Mbps,,而在 -5 速度等級時則達(dá)到 700 Mbps。
  
  兩種器件的限制是 Stepping 1 硅片中 DFS 塊的最高速度,。
    
  XAPP1026(針對 AXI4 的更新):輕量級 IP (LWIP) 應(yīng)用實例
  http://www.xilinx.com/cn/support/documentation/application_notes/xapp1026.pdf
  
  本應(yīng)用指南講解如何使用輕量級 IP (lwIP) 這種針對嵌入式系統(tǒng)的開源 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧來開發(fā)基于賽靈思 FPGA 的應(yīng)用,。賽靈思軟件開發(fā)套件 (SDK) 提供的 lwIP 軟件經(jīng)過定制化處理,,可在包含 PowerPC® 或 MicroBlaze™ 處理器的賽靈思嵌入式系統(tǒng)中運(yùn)行。
  
  僅以 MicroBlaze 為例,,本文作者 Stephen MacMahon,、Nan Zang 與 Anirudha Sarangi 介紹如何利用 lwIP 庫來增加嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)功能。他們特別介紹了四種應(yīng)用的開發(fā)步驟,,即:響應(yīng)服務(wù)器,、Web 服務(wù)器、TFTP 服務(wù)器和收發(fā)吞吐量測試,。作者針對 AXI4 接口更新了本應(yīng)用指南,。文件包含了針對賽靈思 ML605、SP605 和 SP601 FPGA 入門套件板的 PLB 與 AXI4 參考系統(tǒng),。
 

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