首页 > 应用 > EDA
[导读]

Altera 公司的Cyclone IV 系列FPGA包括两个系列:Cyclone IV E和Cyclone IV GX,具有低成本、低功耗的FPGA 架构,6 K 到150 K 的逻辑单元,高达6.3 Mb 的嵌入式存储器,小于1.5 W 的总功耗;Cyclone IV GX 器件提供高达八个3.125 Gbps高速收发器,用于大批量,成本敏感的应用如无线、有线、广播、工业,用户以及通信等行业.本文介绍了Cyclone IV 器件系列主要特性,收发器通道框图以及Cyclone IV GX FPGA开发套件主要特性,框图,电路图和材料清单.

Altera 新的Cyclone®IV 系列 FPGA 器件巩固了Cyclone 系列在低成本、低功耗FPGA市场的领导地位,并且目前提供集成收发器功能的型号。Cyclone IV 器件旨在用于大批量,成本敏感的应用,使系统设计师在降低成本的同时又能够满足不断增长的带宽要求。

Cyclone IV 器件系列是建立在一个优化的低功耗工艺基础之上,并提供以下两种型
号:

■ Cyclone IV E— 最低的功耗,通过最低的成本实现较高的功能性

■ Cyclone IV GX— 最低的功耗,集成了3.125 Gbps 收发器的最低成本的FPGA

Cyclone IV 器件集成了一个可选择的低成本收发器,在未影响性能的情况下,节省了功耗及成本。针对无线、有线、广播、工业,用户以及通信等行业中的低成本的小型应用,Cyclone IV 器件无疑是最理想的选择。

Cyclone IV 器件系列主要特性:

■ 低成本、低功耗的FPGA 架构:

■ 6 K 到150 K 的逻辑单元

■ 高达6.3 Mb 的嵌入式存储器

■ 高达360 个18 × 18 乘法器,实现DSP 处理密集型应用

■ 协议桥接应用,实现小于1.5 W 的总功耗

■ Cyclone IV GX 器件提供高达八个高速收发器以支持:

■ 高达3.125 Gbps 的数据速率

■ 8B/10B 编码器/ 解码器

■ 8-bit 或者10-bit 位物理介质附加子层(PMA) 到物理编码子层(PCS) 接口

■ 字节串化器/ 解串器(SERDES)

■ 字对齐器

■ 速率匹配FIFO

■ 公共无线电接口(CPRI) 的TX 位滑块

■ 电路空闲

■ 动态通道重配置以实现数据速率及协议的即时修改

■ 静态均衡及预加重以实现最佳的信号完整性

■ 每通道150 mW 的功耗

■ 灵活的时钟结构以支持单一收发器模块中的多种协议

■ Cyclone IV GX 器件对PCI Express (PIPE)(PCIe)Gen 1 提供了专用的硬核IP:

■ ×1,×2, 和×4 通道配置

■ 终点和根端口配置

■ 高达256-byte 的有效负载

■ 一个虚拟通道

■ 2 KB 重试缓存

■ 4 KB 接收(Rx) 缓存

■ Cyclone IV GX 器件提供多种协议支持:

■ PCIe (PIPE) Gen 1×1,×2, 和×4 (2.5 Gbps)

■ 千兆以太网(1.25 Gbps)

■ CPRI ( 高达3.072 Gbps)

■ XAUI (3.125 Gbps)

■ 三倍速率串行数字接口(SDI)( 高达2.97 Gbps)

■ 串行RapidIO(3.125 Gbps)

■ Basic 模式( 高达3.125 Gbps)

■ V-by-One( 高达3.0 Gbps)

■ DisplayPort(2.7 Gbps)

■ 串行高级技术附件(Serial Advanced Technology Attachment (SATA))( 高达3.0 Gbps)

■ OBSAI( 高达3.072 Gbps)

■ 高达532 个用户I/O

■ 高达840 Mbps 发送器(Tx), 875 Mbps Rx 的LVDS 接口

■ 支持高达200 MHz 的DDR2 SDRAM 接口

■ 支持高达167 MHz 的QDRII SRAM 和DDR SDRAM

■ 每器件中高达8 个锁相环(PLLs)

■ 支持商业与工业温度等级

Cyclone IV 器件系列体系结构

这一部分介绍了Cyclone IV 器件的体系结构,其中包括以下几方面内容:

■ FPGA 核心架构

■ I/O 特性

■ 时钟管理

■ 外部存储器接口

■ 配置

■ 高速收发器( 仅适用于Cyclone IV GX 器件)

■ PCI Express 的硬核IP( 仅适用于Cyclone IV GX 器件)

FPGA 核心架构

Cyclone IV 器件采用了与成功的Cyclone 系列器件相同的核心架构。这一架构包括由四输入查找表(LUTs) 构成的LE, 存储器模块以及乘法器。

每一个Cyclone IV 器件的M9K 存储器模块都具有9 Kbit 的嵌入式SRAM 存储器。您可以把M9K 模块配置成单端口、简单双端口、真双端口RAM 以及FIFO 缓冲器或者ROM,通过配置也可以实现表1-7 中的数据宽度。

Cyclone IV 器件中的乘法器体系结构与现有的Cyclone 系列器件是相同的。嵌入式乘法器模块可以在单一模块中实现一个18 × 18 或两个 9 × 9 乘法器。Altera 针对乘法器模块的使用提供了一整套的DSP IP,其中包括有限脉冲响应(FIR), 快速傅里叶变换(FFT) 和数字控制震荡器(NCO) 功能。Quartus®II 设计软件中的DSP Builder 工具集成了MathWorks Simulink 与MATLAB 设计环境,从而实现了一体化的DSP 设计流程。


图1.Cyclone IV GX 器件的收发器通道框图

Altera Cyclone IV GX FPGA开发套件

Altera® Cyclone® IV GX FPGA开发套件为迅速开始开发低成本、低功耗FPGA系统级设计提供了全面的、同类最佳的设计环境。该套件帮助您缩短了产品开发周期,使您能够更迅速的将产品推向市场,树立新的产品里程碑。采用这一平台,您能够:

使用Cyclone IV GX PCI Express硬核知识产权(IP)和PCI-SIG®兼容电路板,开发并测试PCI Express® Gen1 x1、x2、x4端点设计。

使用板上DDR2存储器,通过其扩展功能,高速中间链接卡(HSMC)连接器,开发并测试多通路协议桥接设计。Altera合作伙伴提供30多种不同的HSMC,以及CPRI、SATA和SDI等支持协议。

重新使用套件电路板测试系统提供的实例设计,加速您的FPGA设计。

针对您产品的低成本和低功耗电路板,使用套件的主板作为设计模型。

Cyclone IV GX FPGA开发套件包括:

Cyclone IV GX FPGA开发板(参见图1)

安装的器件

F896封装的Cyclone IV GX EP4CGX150N FPGA

配置状态和设置单元

通过MAX® II EPM2210 CPLD和闪存进行被动串行(PS)配置

使用Quartus®II编程器的板上USB-BlasterTM下载电缆

时钟

板上时钟振荡器:50 MHz、100 MHz(可设置)和125 MHz

用于外部时钟输入的SMA连接器

用于时钟输出的SMA连接器

通用用户输入和输出

LED

LCD显示屏

按键和双列直插封装(DIP)开关

存储器件

128-MB DDR2 SDRAM,支持32位数据总线。

64-MB同步闪存和4-MB SSRAM

元件和接口

PCI Express边沿连接器

10/100/1000-Mbps以太网PHY,提供RJ-45连接器。

两个HSMC连接器

电源测量电路

电源

笔记本计算机直流输入

PCI Express边沿连接器电源

其他特性

PCI Express短卡

符合RoHS

Cyclone IV GX FPGA开发套件软件组成(可以通过表2下载)

设计实例

电路板更新入口,含有Nios®II处理器网络服务器,支持远程系统更新。

电路板测试系统

完整的文档(参见表2)

免费的Quartus II网络版软件,包括对Cyclone IV FPGA的支持,以及:

Nios II嵌入式设计套装

MegaCore®IP库包括PCI Express、三速以太网、SDI和DDR2高性能控制器MegaCore IP内核

通过OpenCore Plus进行IP评估

回环和调试HSMC

电源适配器和电缆

图2.Cyclone IV GX FPGA开发套件外形图和主要元件分布图

The board features the following major component blocks:

■ Cyclone IV GX EP4CGX150DF31 FPGA in the 896-pin FineLine BGA (FBGA)package

■ 1.2-V core power

■ MAX® II EPM2210GF256 CPLD in the 256-pin FBGA package

■ 1.8-V core power

■ FPGA configuration circuitry

■ MAX II CPLD EPM2210 System Controller and flash fast passive parallel (FPP) configuration

■ Active serial configuration

■ On-board USB-BlasterTM for use with the Quartus® II Programmer

■ JTAG header for external USB-Blaster with the Quartus II Programmer

■ On-Board ports

■ Embedded USB-Blaster

■ One gigabit Ethernet port

■ Communication ports

■ PCI Express (PCIe) edge connector

■ 10/100/1000BASE-T Ethernet PHY with RJ-45 connector

■ Two High-Speed Mezzanine Card (HSMC) interfaces

■ On-Board memory

■ 4-MB (x16) Synchronous Static Random Access Memory (SSRAM)

■ Two 32-MB (x32) DDR2 SDRAM

■ 64-MB flash

■ On-Board clocking circuitry

■ 50.000-MHz oscillator

■ 125.000-MHz oscillator

■ SMA clock input

■ SMA clock output

■ Programmable oscillator (default: 100.000-MHz)

■ General user I/O

■ LEDs and display

■ Eight FPGA user LEDs

■ One configuration done LED

■ One error LED

■ Five Ethernet status LEDs

■ One USB status LED

■ One power status LED

■ Five configuration LEDs

■ A two-line 16-character LCD display

■ Push-Button switches

■ One CPU reset push-button switch

■ One MAX II configuration reset push-button switch

■ One program-load push-button switch—configure the FPGA from flash memory

■ One program-select push-button switch—select image to load from flash memory or serial configuration (EPCS) device

■ Four general user push-button switches

■ DIP switches

■ Board settings DIP switch

■ JTAG chain select DIP switch

■ PCIe control DIP switch

■ Configuration settings DIP switch

■ User DIP switch

■ Power supply

■ 16-V DC input

■ 2.5-mm barrel jack for DC power input

■ On/Off slide power switch

■ On-Board power measurement circuitry

■ 20-W per HSMC interface

■ Mechanical

■ PCIe small form factor board

■ Bench-top operation

图3.Cyclone IV GX FPGA 开发板方框图

图4.Cyclone IV GX FPGA 开发板电路图(1)

图5.Cyclone IV GX FPGA 开发板电路图(2)

图6.Cyclone IV GX FPGA 开发板电路图(3)

图7.Cyclone IV GX FPGA 开发板电路图(4)

图8.Cyclone IV GX FPGA 开发板电路图(5)

图9.Cyclone IV GX FPGA 开发板电路图(6)

图10.Cyclone IV GX FPGA 开发板电路图(7)

图11.Cyclone IV GX FPGA 开发板电路图(8)

图12.Cyclone IV GX FPGA 开发板电路图(9)

图13.Cyclone IV GX FPGA 开发板电路图(10)

图14.Cyclone IV GX FPGA 开发板电路图(11)

图15.Cyclone IV GX FPGA 开发板电路图(12)

图16.Cyclone IV GX FPGA 开发板电路图(13)

图17.Cyclone IV GX FPGA 开发板电路图(14)

图18.Cyclone IV GX FPGA 开发板电路图(15)

图19.Cyclone IV GX FPGA 开发板电路图(16)

图20.Cyclone IV GX FPGA 开发板电路图(17)

图21.Cyclone IV GX FPGA 开发板电路图(18)

图22.Cyclone IV GX FPGA 开发板电路图(19)

图23.Cyclone IV GX FPGA 开发板电路图(20)

图24.Cyclone IV GX FPGA 开发板电路图(21)

图25.Cyclone IV GX FPGA 开发板电路图(22)

Cyclone IV GX FPGA 开发板材料清单(BOM)见:
Cyclone IV GX FPGA 开发板材料清单.xls

详情请见:
http://www.altera.com.cn/literature/hb/cyclone-iv/cyiv-51001_CH.pdf

http://www.altera.com.cn/literature/ug/ug_civgx_fpga_dev_kit.pdf
以及
ftp://ftp.altera.com/outgoing/devkit/10.1/cycloneIVGX_4cgx150_fpga_v10.1.0.exe


本文引用地址: http://www.21ic.com/app/eda/201807/800023.htm



换一批

延伸阅读

[趣科技] AMD 发表 R 系列芯片,将被使用在赌场、监视、支付等领域

AMD 发表 R 系列芯片,将被使用在赌场、监视、支付等领域

当其他处理器都在越做越小,并以物联网(InternetofThings)为目标的时候,AMD全新的R系列芯片却另辟蹊径,将重点放在了为已连接网络的设备升级图像品质上。这批嵌入式处理器和之前的Trinity系列一样,采用了Piledri......

关键字:AMD 系列芯片 监视

[新鲜事] 中国银联与 UC 优视浏览器合作,推出移动支付方案

中国银联与 UC 优视浏览器合作,推出移动支付方案

现在很对国内的智能手机用户支付的时候都选择支付宝,不过现在又有了一个新选择,那就是中国银联与UC优视浏览器合作推出来的移动支付解决方案。这次方案覆盖的平台包括Symbian,iOS,Android和WindowsPhone,Java平台......

关键字:UC 浏览器 移动支付 方案

[新鲜事] 167亿美元:Intel收购Altera 成可编程器件二大大!

167亿美元:Intel收购Altera 成可编程器件二大大!

英特尔周一完成了对可编程逻辑器件厂商Altera的收购。这是英特尔公司历史上规模最大的一笔收购。英特尔CEO科再奇(Brian Krzanich)正计划采用新战略来开拓英特尔的业务。 ......

关键字:芯片 Intel Altera 可编程逻辑器件

[真心话] 蓝牙才是最适合物联网智能家居的解决方案?

蓝牙才是最适合物联网智能家居的解决方案?

下班路上,打开手机点几下,家里的灯自动开了、空调开始制冷、热水器自动烧水;这些早已不是科幻电影中的场景,近两年越来越热的智能家居正将这些逐步变为现实。但需要明确的是,是逐步,不是已经,智能家居看似迎来了春天,步伐却还停留在冬天。据一组中关村......

关键字:中关村 解决方案 调查报告 科幻电影 热水器

[新鲜事] 高通芯片卖不出去了,拿给微软做低端Win10手机

高通芯片卖不出去了,拿给微软做低端Win10手机

7月17日消息,高通已与微软达成合作,并计划于今年第四季度推出80美元甚至是更低价格的智能手机。据悉,高通此举是为了消化库存,与微软合作的这些Windows Phone手机,将采用高通MSM8909入门级解决方案,由于Window......

关键字:高通芯片 联发科 解决方案 智能手机 微软

[真心话] 云医疗时代提速 大数据深度整合

云医疗时代提速 大数据深度整合

6年前,云计算创业“无人喝彩”,6年后的今天,阿里云已成长为全球领先的云计算服务平台。昨日,首届阿里云分享日暨云栖大会北京峰会召开,其中的医疗论坛引发国内互联网医疗创业企业和V C的关注。自去年启动“云合计划”后,阿里云上已汇聚5......

关键字:云计算 解决方案 阿里云 互联网 北京

[新鲜事] 4.5G来了,2G电影下载仅需27秒

4.5G来了,2G电影下载仅需27秒

消息,7月14日,华为携手中国移动、日本软银等众多产业合作伙伴共同发布了TDD+解决方案。据悉,TDD+是TDD技术的长期演进,是4.5G的核心组成部分。相信大家都会疑惑,为什么会有4.5G?华为无线网络产品线总裁汪涛表示,现有的网络技术无......

关键字:中国移动 电影下载 解决方案 网络技术 无线网络

[新鲜事] 股东大会高票通过合并方案,优酷土豆集团正式成立

股东大会高票通过合并方案,优酷土豆集团正式成立

早在 3 月的时候我们就听到了优酷、土豆将合二为一的消息,但直到今天两者才在香港召开了双方股东大会。会上对合并方案进行了投票,结果是高票通过,等待了 5 个月的优酷土豆集团公司终于正式成立了。合并通过 100%......

关键字:合并 方案

[新鲜事] 美国WiFi也不怎么样嘛,Google推Chromecast转换器

美国WiFi也不怎么样嘛,Google推Chromecast转换器

两年前,Google推出Chromecast电视棒,由于可以插入电视机的HDMI接口让用户在电视上播放网络传输的视频内容,这款售价低廉(35美元)的产品迅速在亚马逊上卖到脱销。但在一片叫好声中,也有人称Chromecast存在一些问题,比如......

关键字:亚马逊 解决方案 Google 网络连接 转换器

[真心话] Intel CEO:中国将是真正创新中心

Intel CEO:中国将是真正创新中心

每年的国际消费电子展(CES),英特尔几乎都是主角之一。在PC时代,人们将处理器比作是电脑的心脏和大脑,为整机提供计算能力,而在未来,英特尔迫切希望人们身边的所有设备,都由英特尔的芯片和技术来驱动。本届CES期......

关键字:Intel CES 处理器 Altera 半导体芯片

[趣科技] 智能饮水瓶,给你提供最佳补水方案

智能饮水瓶,给你提供最佳补水方案

剑桥咨询(Cambridge Consultants)的研究发展中心研制开发了一种健康概念产品——“i-dration”,为热爱运动的人们提供最佳补水方案。上图中这个外形像拉长了的水滴状的瓶子......

关键字:方案

[疯狂史] 电子研发低成本方案导致的灾难性后果

电子研发低成本方案导致的灾难性后果

作为电子研发的老兵,面对各种纷繁复杂的问题,加班加点是家常便饭,绞尽脑汁甚至抓狂是常态。经常发现当项目进展到你想砸掉设备的时候,再坚持一步你就成功了。但是有一个项目却因为坚持,到现在每每想起我都心痛郁闷不已。......

关键字:电子研发 低成本方案 后果

[真心话] 争夺5G空窗期“蛋糕” 运营商较劲4.5G时代

争夺5G空窗期“蛋糕” 运营商较劲4.5G时代

孟庆建市场普遍预计5G商用要等到2020年,但运营商已表现的迫不及待,欲提前摘取5G关键技术在空窗期商用。近日,华为、中兴双双与软银等运营商伙伴发布了“后4G”时代技术解决方案。7月13日,中兴通讯与日本软银正式签订5G战略合作协议,双方将......

关键字:中国移动 中兴通讯 解决方案 合作协议 华为中兴

[新鲜事] 浅析固网移动融合解决方案

浅析固网移动融合解决方案

 一、 固网移动融合已成为行业主流趋势  FMC,直观的理解是固定与移动融合,但运营商在实施过程中,怎么进行融合,融合到什么程度则有不同的方式和路线。  固定和移动融合的方式体现在业务、技术、网络、体制、......

关键字:固网 方案 移动
条评论

我 要 评 论

网友评论

热门关键词

技术子站

更多

人才招聘

更多

项目外包

更多

推荐博客