چگونه یک FPGA ارزان می‌تواند جایگزین چندین چیپ روی برد شما شود؟

بلاگ خبری

10 بازدید

۱۴۰۴-۱۰-۰۶

4 دقیقه

نویسنده: 0x7a657573
درباره نویسنده: من اون دیوونه‌ام که وقتی بورد روشن نمی‌شه، ذوق می‌کنم؛ یعنی یه شب تا صبح قراره با منبع تغذیه و لاجیک آنالایزر عشق کنم! آدما قهوه می‌خورن که بیدار بمونن، ولی من بیدار می‌مونم تا بفهمم این بورد چرا باهام قهر کرده! زندگی من یه لوپ بی‌نهایته بین باگ و دیباگ... با چاشنی یه کم امید و یه عالمه دیوونگی!

خانواده FPGA کم‌مصرف MachXO4 از Lattice Semiconductor با 896 تا 9400 LUT، کارکرد تا 150 MHz و «hot socketing» با نشتی تنها 350 μA معرفی شد. RAM امبدد تا 432 kb، UFM تا 448 kb، حداکثر 382 I/O، SPI/I2C سخت‌افزاری و پکیج‌هایی از 2.5×2.5mm تا 20×20mm را ارائه می‌دهد. ابزار Radiant و برد توسعه مبتنی‌بر LFMXO4-110 نیز آماده‌اند.

شرکت Lattice Semiconductor به‌تازگی خانواده FPGA کم‌مصرف MachXO4 را با 896 تا 9400 LUT، توان عملیاتی فابریک تا 150 MHz و «hot socketing» بهبودیافته با جریان نشتی 350 μA عرضه کرده است.

از دیگر قابلیت‌ها می‌توان به حداکثر 432 kb RAM امبدد، 73 kb RAM توزیع‌شده، 448 kb حافظه User Flash Memory (UFM)، تا 382 پایه I/O، رابط‌های SPI و 2x I2C سخت‌افزاری، گستره پکیج از 2.5×2.5mm تا 20×20mm، و سه گرید دمایی (مصرفی، صنعتی و خودرویی) اشاره کرد.

ویژگی‌ها و مشخصات کلیدی MachXO4

دسته	مشخصات
FPGA Fabric	896 تا 9400 LUT؛ 1,100 تا 11,300 سلول منطقی؛ فرکانس تا 150 MHz
Memory	Embedded RAM: 64 kb تا 432 kb؛ Distributed RAM: 10 kb تا 73 kb
Storage	User Flash Memory (UFM): 64 تا 448 kb
I/O و پیرامونی	تا 382 I/O؛ 1× PLL؛ SPI، 2× I2C، تایمر/کانتر، اسیلاتور (سخت‌افزاری)
ویژگی‌های دیگر	Hot socketing با نشتی 350 μA و بدون توالی‌دهی تغذیه؛ پشتیبانی ولتاژ مختلط LVCMOS/LVTTL؛ پول‌داون پیش‌فرض؛ Instant‑on < 5 ms؛ توان ساکن تا 1 mW
فرایند ساخت	65 nm non‑volatile low‑power
گرید دمایی	Commercial، Industrial، Automotive

این مجموعه مشخصات نشان می‌دهد MachXO4 برای طراحی‌های کم‌مصرف با نیاز به راه‌اندازی آنی، I/O پرتعداد و یکپارچه‌سازی بالاتر هدف‌گذاری شده است.

پکیج‌ها و تعداد پایه‌ها

Pitch	پکیج	اندازه و I/O
0.4 mm	UUG3611 (36‑ball WLCSP)	2.5 × 2.5 mm، 27 I/Os
0.4 mm	UUG4911 (49‑ball WLCSP)	3.2 × 3.2 mm، 37 I/Os
0.4 mm	UUG8111 (81‑ball WLCSP)	3.8 × 3.8 mm، 62 I/Os
0.5 mm	TSG100 (100‑pin TQFP)	14 × 14 mm، 78 I/Os – فقط Automotive
0.5 mm	BSG132 (132‑ball csBGA)	8 × 8 mm، 102 I/Os – فقط Automotive
0.5 mm	TSG144 (144‑pin TQFP)	20 × 20 mm، 105 تا 112 I/Os
0.8 mm	BBG256 (256‑ball caBGA)	14 × 14 mm، 204 I/Os – فقط Automotive
0.8 mm	BBG400 (400‑ball caBGA)	17 × 17 mm، 333 I/Os
0.8 mm	BBG484 (484‑ball caBGA)	19 × 19 mm، 382 I/Os
1.0 mm	BFG256 (256‑ball ftBGA)	17 × 17 mm، 204 I/Os

گزینه‌های متنوع WLCSP تا BGA با Pitchهای 0.4 تا 1.0 mm، امکان طراحی فشرده تا کاربردهای با I/O بالا را فراهم می‌کند؛ کوچک‌ترین پکیج 2.5 × 2.5 mm است.

MachXO4-FPGA-product-matrix-SKUs-720x383

شش SKU با منابع منطقی، ظرفیت RAM/Flash و گرید دمایی متفاوت عرضه می‌شود: LFMX04‑010، LFMX04‑010، LFMX04‑015، LFMX04‑025، LFMX04‑080 و LFMX04‑110.

قابلیت‌ها و بهبودهای برجسته در MachXO4

Hot socketing بهبود‌یافته با جریان نشتی تا حد 350 μA: اتصال/جداسازی ایمن کارت‌ها و ماژول‌ها هنگام روشن‌بودن یا توالی‌تغذیه نامنظم، بدون ریسک آسیب یا از‌دست‌رفتن داده؛ مناسب برای کاربردهای صنعتی، مخابراتی و خودرویی با نیاز به uptime بالا.
پیکره‌بندی مجدد در میدان (In‑field System Reconfiguration) با بهره‌گیری از dual‑boot flash و فناوری TransFR در حالی‌که سیستم به کار خود ادامه می‌دهد.
دوام تأمین: پشتیبانی زنجیره تأمین بیش از 20 سال.
یکپارچه‌سازی با چگالی بالا برای فضاهای محدود: تراکم منطقی بالا، پکیج‌های کوچک (تا WLCSP 2.5×2.5mm) و بلوک‌های سخت‌افزاری یکپارچه مانند I2C، SPI، تایمر/کانتر، PLL و اسیلاتور.

ابزار طراحی و مهاجرت

خانواده MachXO4 به‌طور کامل در نرم‌افزار طراحی Lattice Radiant پشتیبانی می‌شود. این برخلاف نسل‌های پیشین MachXO2 و MachXO3 است که بر پایه نرم‌افزار Lattice Diamond بودند. برای سهولت انتقال طراحی‌های قدیمی Diamond به پلتفرم Radiant، ابزار Migration Tool نیز ارائه شده است.

برد توسعه MachOX4

هدِرهای Arduino و Raspberry Pi در پشت برد

برد توسعه MachXO4

برد توسعه MachXO4 جهت ارزیابی و شروع سریع با این خانواده FPGA عرضه شده است. این برد بر پایه تراشه LFMXO4‑110 به‌همراه 16 Mbit SPI boot flash ساخته شده و چندین منبع کلاک مرجع، هدِرهای GPIO سازگار با بردهای Arduino و Raspberry Pi برای نمونه‌سازی، دو موقعیت هدِر Hirose FX12‑40 (DNI) و یک هدِر Aardvark (DNI) برای گزینه‌های ارتباطی بیشتر را ارائه می‌کند.

موارد استفاده معمول

مدیریت برد سیستم با نیاز به راه‌اندازی آنی (< 5 ms) و تعداد I/O بالا.
کنترل موتور با حفاظت IGBT و رابط SPI.
پل‌زدن دوربین به نمایشگر با استفاده از تا چهار خط CSI‑2 و خروجی DSI Tx.
کنترل LED مبتنی‌بر I/Oهای برنامه‌پذیر و بهره‌گیری از PLL برای دیمینگ، چشمک‌زن و ترکیب رنگ.

نمودار بلوکی پل دوربین به نمایشگر

قیمت و دسترس‌پذیری

قیمت تراشه‌های MachXO4 اعلام نشده است؛ اما برد توسنعه در Newark با قیمت 345.80 دلار (شامل عوارض و تعرفه‌ها) و در Mouser آلمان با قیمت 233,45 € عرضه می‌شود. جزئیات بیشتر، مستندات و منابع طراحی در صفحه محصول در دسترس است.

اطلاعات