姓名：張俸璽 學(xué)號(hào)：20012100022 學(xué)院：竹園三號(hào)書院

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【嵌牛導(dǎo)讀】FPGA，可編程門陣列，作為一種較為新型的技術(shù)，為大多數(shù)人所陌生。如今，F(xiàn)PGA成為一個(gè)技術(shù)熱門。那么，對(duì)于一個(gè)FPGA的初學(xué)者，如何選擇一個(gè)公司的某一個(gè)系列的產(chǎn)品作為學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)呢？對(duì)于一個(gè)高手來說，又該如何選擇呢？本文對(duì)上述問題做了概括性的回答。

【嵌牛鼻子】FPGA Xilinx Altera Cyclone

【嵌牛提問】對(duì)于一個(gè)FPGA的初學(xué)者，如何選擇一個(gè)公司的某一個(gè)系列的產(chǎn)品作為學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)呢？對(duì)于一個(gè)高手來說，又該如何選擇呢？

【嵌牛正文】

前言

對(duì)于一個(gè)FPGA的初學(xué)者，如何選擇一個(gè)公司的某一個(gè)系列的產(chǎn)品作為學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)呢？這是一個(gè)問題，但并不是最重要的問題。初學(xué)者在學(xué)習(xí)FPGA的時(shí)候，要解決的首要的問題是對(duì)數(shù)字電路技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握，然后就是對(duì)硬件描述語言的掌握（veirlog或者VHDL）。至于FPGA芯片本身，只是一個(gè)載體。當(dāng)真正掌握了FPGA設(shè)計(jì)的本質(zhì)后，需要使用某一個(gè)廠家的某一種FPGA的時(shí)候，只需要針對(duì)這個(gè)廠家的該型號(hào)的FPGA做一些了解就可以了，設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)還是一樣的，以往積累的大部分經(jīng)驗(yàn)都可以應(yīng)用得上。

對(duì)初學(xué)者的FPGA選型建議

前言已經(jīng)說得很清純，雖然話是這樣說，但是對(duì)于一個(gè)初學(xué)者來說，選擇一款適合學(xué)習(xí)的FPGA是整個(gè)FPGA學(xué)習(xí)生涯的必經(jīng)之路。我個(gè)人建議在選擇FPGA的時(shí)候，應(yīng)該抓住如下幾個(gè)原則：

1、選擇主流廠家的流行的型號(hào)，這樣更容易獲取學(xué)習(xí)資源。

? 選擇一家主流公司的FPGA芯片：在國內(nèi)目前來說，主流是Xilinx以及Altera(Intel)。獲取資料最便捷的途徑就是這些生產(chǎn)廠家的官方網(wǎng)站（http://www.altera.com.cn/，http://china.xilinx.com/）。一般情況下，官方網(wǎng)站都會(huì)按照產(chǎn)品系列或應(yīng)用場(chǎng)合列出所有的產(chǎn)品，直觀的告訴你某個(gè)系列產(chǎn)品的應(yīng)用場(chǎng)合。比如在ALTERA的網(wǎng)站，就會(huì)明確標(biāo)明它的三大類的FPGA產(chǎn)品，高端的Stratix系列，中端的Arria系列和低成本的Cyclone系列。

2、選擇一個(gè)性價(jià)比較高的FPGA芯片

? 1) Xilinx 的主流FPGA分為兩大類，一種側(cè)重于低成本應(yīng)用，容量中等，性能可以滿足一般的邏輯設(shè)計(jì)要求，如Spartan系列；還有一種側(cè)重于高性能應(yīng)用，容量大，性能能滿足各類高端應(yīng)用，如Virtex系列。

? 2) Altera 的主流FPGA分為兩大類，一種側(cè)重低成本應(yīng)用，容量中等，性能可以滿足一般的邏輯設(shè)計(jì)要求，如Cyclone系列；還有一種側(cè)重于高性能應(yīng)用，容量大，性能能滿足各類高端應(yīng)用，如Startix系列。

用戶可以根據(jù)自己實(shí)際應(yīng)用要求進(jìn)行選擇。在性能可以滿足的情況下，優(yōu)先選擇低成本器件。對(duì)于初學(xué)者而言，本人建議選擇Xilinx的Spartan系列或者Altera的Cyclone系列。

3、選擇一個(gè)學(xué)習(xí)資源比較多的FPGA開發(fā)板

1）對(duì)于Cyclone系列：建議選擇Cyclone IV E系列。因?yàn)镃yclone IV E學(xué)習(xí)資源多，譬如黑金fpga開發(fā)板Cyclone IV EP4CE15有一整套的視頻以及系列的學(xué)習(xí)筆《FPGA的那些事》。黑金開發(fā)板對(duì)應(yīng)的社區(qū)論壇有：黑金動(dòng)力社區(qū)。其實(shí)黑金動(dòng)力社區(qū)也有Xilinx的spartan6系列的開發(fā)板。還有市面上培訓(xùn)機(jī)構(gòu)華清遠(yuǎn)見也是使用Cyclone系列的產(chǎn)品。明德樣FPGA培訓(xùn)機(jī)構(gòu)也有Cyclone系列和spartan6系列的開發(fā)板以及學(xué)習(xí)資源。

由上圖知道，對(duì)于學(xué)習(xí)而言選擇一個(gè)不是很舊也不是很新的系列為宜，建議選擇Cyclone IV。Cyclone IV分為Cyclone IV E和Cyclone IV GX（這兩者的詳細(xì)區(qū)別有興趣的可以到官網(wǎng)查看）。

2）對(duì)于Xilinx的spartan系列：建議選擇spartan 6。選擇原因如下：

1、首先現(xiàn)在有一部分高校開設(shè)fpga課程使用的就是spartan 6。主要原因也是因?yàn)檫@個(gè)系列的fpga芯片對(duì)于初學(xué)者而言，更容易上手，而且市面上利用spartan6系列芯片作為核心芯片的fpga開發(fā)也不少，也有不少培訓(xùn)機(jī)構(gòu)使用該系列的芯片開發(fā)板。總的來說，spartan6系列的網(wǎng)上學(xué)習(xí)資源還是比較豐富的。例如紅色颶風(fēng)的spartan6系列開發(fā)板就使用了spartan6-XC6SLX16芯片

2、spartan 6是一個(gè)劃時(shí)代的產(chǎn)品，如下圖可以看到spartan 6是45nm，這個(gè)不是我想說的，我想說的是：Xilinx公司的spartan 6系列以及更早推出的fpga系列芯片使用的開發(fā)環(huán)境EAD是ISE，而spartan6系列之后新推出的fpga芯片使用開發(fā)環(huán)境EDA是vivido。其實(shí)兩個(gè)開發(fā)EDA大同小異。不過為了學(xué)習(xí)的全面性，建議初學(xué)者可以選擇spartan6以及ISE。等入門之后再轉(zhuǎn)到vivado也是如魚得水的事情。

與Cyclone IV分為Cyclone IV E和Cyclone IV GX相似，spartan-6也分為spartan-6 LX系列已經(jīng)spartan-6 LXT系列。下面給出spartan-6 LX系列的片上資源（這些都是從官網(wǎng)截圖下來的，有興趣的朋友可以到官網(wǎng)查閱）

由上圖，根據(jù)資源是否夠用原則，可以選擇一個(gè)片上資源適中的，譬如XC6SLX45，如果對(duì)片上資源要求不是那么大，也可以選擇XC6SLX16，盡量別選擇XC6SLX4或者XC6SLX9，因?yàn)橘Y源太少也不利于后面的擴(kuò)展。以上便是我對(duì)初學(xué)者選擇FPGA的一些建議。

對(duì)于一個(gè)FPGA高手而言

在選擇具體的FPGA芯片型號(hào)以及封裝的時(shí)候，要根據(jù)下面的幾個(gè)方面做綜合的考量：

以下三點(diǎn)考慮來自網(wǎng)友：https://blog.csdn.net/whw8007/article/details/9566761?utm_source=copy

1，片上資源，主要依據(jù)表1給出的信息。要根據(jù)設(shè)計(jì)的大小選擇合適的片上資源。這個(gè)是比較難確定的一個(gè)參數(shù)，自己做的設(shè)計(jì)到底有多大，需要多少片上資源，很難一下子確定下來。比較推薦的一個(gè)方式是先拿之前的設(shè)計(jì)去綜合后映射到某一個(gè)芯片上，看看需要占用多少的片內(nèi)資源，然后評(píng)估要做的新的設(shè)計(jì)跟之前的大小，做換算后得到需要片上資源的數(shù)量。另外的一種方式就是先完成新的設(shè)計(jì)，直接綜合出來映射到不同型號(hào)的芯片上，然后評(píng)估哪一種芯片合適。還有一個(gè)需要注意的地方就是，不能選擇片上資源剛剛夠用的芯片，要留有一定的余量，以便于后期設(shè)計(jì)錯(cuò)誤的修正和升級(jí)。

2，選擇封裝，主要需要在兩個(gè)方面考量，第一個(gè)就是可用的I/O口的數(shù)量。第二個(gè)就是封裝的尺寸。I/O數(shù)量是一個(gè)必要的條件，先要根據(jù)這個(gè)條件篩選出可以用的芯片。然后在篩選出來的芯片中，再根據(jù)封裝類型，尺寸和pitch尺寸選擇合適的芯片。在封裝尺寸符合要求的情況下，盡量選擇有利于PCB設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的封裝。比如如果有TQFP封裝的芯片，尺寸又符合項(xiàng)目的需求，那么就不要選擇BGA封裝的。對(duì)于BGA封裝的芯片，如果有pitch為1.0mm的可以滿足要求，就不要選擇pitch為0.5mm的。這直接影響到PCB設(shè)計(jì)難度，制造成本和良率。

3，速度等級(jí)，速度等級(jí)是一個(gè)相對(duì)比較獨(dú)立的參數(shù)。要根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)所能綜合出來的最高運(yùn)行頻率和需求的運(yùn)行頻率做比較，盡量選用速度等級(jí)比較慢的芯片。當(dāng)所有的速度等級(jí)都不能滿足需要的時(shí)候，更多的要從優(yōu)化設(shè)計(jì)的角度來提高設(shè)計(jì)本身所能達(dá)到的最高運(yùn)行頻率。