FPGA: Il Componente Universale

Componente Universale

FPGA: Il Componente Universale. Il titolo e’ ovviamente usato per attrarre l‘attenzione di chi legge, però resta come il componente sia senz’altro interessante.

Si tratta di un’FPGA di prestazioni medie (per il momento viene preso in considerazione il componente da 200K gates, A2F200), con le seguenti prestazioni:

    – Un numero limitato ma poi non troppo di logica generica 200kgates (con il nome altisonante di Fabric)
    – Un processore ARM-7 Cortex-M3 con 256KB di EEPROM e 16KB di RAM, con velocita’ di 100MHz
    – Dispositivi standard come seriali asincrone, I2C, SPI….
    – Una interfaccia LAN
    – N. 1 PLL
    – Una serie di I/O analogici (niente di particolarmente complesso) ma in ogni caso utili per una serie infinita di applicazioni
    – Linee digitali di /IO sicuramente quanto basta, “arrangiabili” in coppie differenziali LVDS, e anche tollerant alla +5V (però, come suggeriscono, e’ conveniente mettere almeno una resistenza in serie)

Mancano le interfacce USB, però la mia esperienza mi fa preferire l’uso dei chipset FTDI o altro piuttosto che sviluppare il protocollo USB.

La dotazione per sviluppo, sia SW/FW che HW, direi che e’ completa e permette sia di sviluppare FPGA che FW per l’ARM.

A mio parere lo scenario di oggi, che chi progetta elettronica si trova dinanzi può essere suddiviso in:

I progetti high speed sono in genere connessioni o sviluppo algoritmico che richiedo l’uso di tecnologie allo stato dell’arte, possono essere:

    – FPGA da Mgates ad alte prestazioni (penso alle Stratix di Altera)
    – Connessioni ad alta velocità come link seriali da Gbps oppure connessioni PCI-express
    – Algoritmi come FFT o simili eseguite a velocità di decine o centinaia di volte al secondo

I progetti denominati high performances CPU sono quei progetti sviluppati intorno ad un core di calcolo ad elevata velocità in genere questi progetti prevedono CPU come gli x86 oppure power-pc oppure ARM 9 o piu’.

I progetti denominati medium CPU performances sono tutti quei progetti sviluppati intorno a microcontroller di varia natura (PIC, COP, core 8051, ARM…), nella stragrande maggioranza dei casi il core e’ costituito da un micro tipo PIC (8 o 16 o 32bit) che però necessita di un qualche aiuto esterno, ed e’ qui’ che nasce la crisi de progettista che a sua volta e’ anche chi poi lo potrebbe produrre oppure che vede con terrore l’avvicinarsi della data di consegna.

Perchè una logica aggiuntiva al microcontroller deve essere provata, magari si deve fare un prototipo di prova, acquistare i componenti, montarli…

Con Others si accolgono tutti quei progetti che sono di ricerca e sviluppo e che magari richiedono l’uso di tecnologia in sviluppo (link ottici ad alta velocità, conversioni di segnali a 1GHz oppure a a 32 bit).

Bene, a valle di tutto ciò direi che ACTEL ha sviluppato un ottimo prodotto che dovrebbe incontrare il favore dei progettisti e che dovrebbe coprire beni più di quella “fetta” dei progetti con tecnologia media. Considerando tutto, anche se il costo del componente è ben piu’ alto di quello di un PIC l’assieme potrebbe comunque rientrare nei budget di spesa, di tempo, di affidabilità e di manutenzione previsti.

Ora le società di largo respiro hanno il tempo e le risorse per valutare il prodotto grazie ai loro laboratori, mentre i privati come gli hobbisti o i consulenti potrebbero avere piu’ problemi nell’utilizzo di questa tecnologia.
Esistono i kit si sviluppo, anche contenuti nel prezzo, ma devono essere digeriti e poi il progettista deve fare il suo target, provarlo.

Io ho pensato di realizzare un circuito di prova che risolve i problemi di montaggio (il componente e’ di tipo BGA) portando tutti i pin su formato PTH con passi 2.54 facilmente usabili. In questo modo e’ anche facilitato chi vuole costruire il target in tempi brevi ma addirittura il target finale potrebbe essere basato sull’impiego di questo modulo.

Quello che vorrei, inoltre, e’ ascoltare/capire/recepire i requisiti di progetto di questa fascia di mercato che conosco realmente poco, magari parlandoci tramite internet si potrebbe costruire un forum su tema.

Nella fig. seguente ho riportato il layout del modulo come e’ stato costruito.

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