楼 主:sz20120406 2012年4月17日19:09

 FPGA应用系统设计中应注意的问题
FPGA应用系统设计中应注意的问题
为了提高FPGA应用系统的抗干扰性能,应尽量采用多层印刷电路板,并有完整的GND层和电源层,从而提供几乎无限的电流吸收能力,起到防止噪声和为逻辑信号提供屏蔽的作用｡由于APEX EP20KE系列FPGA采用双电压体系,最好采用两个电源层,一个作为核心电源层,一个作为I/O电源层｡本设计采用了八层电路板工艺,其中有两个GND层､一个核心电压层､一个I/O电压层以及四个信号层,在实际调试中抗干扰性能明显强于以前的双面板系统｡如果在实际应用中对价格敏感,也可采用四层板工艺,其中应有一个完整的GND层,一个分割的电源层｡ FPGA器件的每一个电源和GND引脚都应当直接连接到电源和GND平面上,每一对电源和GND引脚都应当接上一个电源去耦电容器,而且尽可能靠近FPGA器件｡对于PQFP封装的器件,应当把去耦电容器集中在器件正下方电路板焊接面上,这样既达到了靠近器件的目的,又可以减少电路板的面积｡ 在电源线进入电路板的地方一般都放置一个100μF的大容量电容器,以稳定电源电压,但是这个电容器有时也会成为导致FPGA器件配置失败的隐患｡Altera器件在上电初始化时,首先实行一个POR(上电复位)延迟以等待电源稳定｡如果电源电压上升时间较长,超过了POR延迟时间,可能造成器件初始化不正确,导致功能失效｡当用EPC2配置APEX EP20KE系列FPGA时,POR延迟最大为200ms,所以电源电压上升时间不能超过这个时间｡如果出现系统上电时FPGA器件配置失败的情况,应当考虑是否由于大容量电容器致使电源电压上升太慢,这时可以更换一个小容量的电容器｡尤其是在单块电路板上调试成功,而多块电路板连在一起调试时出现这种情况更应考虑这个原因｡因为多块电路板连在一起时电源滤波电容是并联的,此时容量相加导致更大容量的电容出现在电源入口处,致使电压上升过慢｡本系统在调试时就曾遇见这种情况,将电源滤波电容从100μF调整为22μF便解决了问题｡ 为了提高电路设计效率,应尽量多采用LPM宏单元库｡LPM是参数化的模块库,是优秀的版图设计人员和软件人员智慧的结晶｡LPM包括了常用的逻辑单元,通过修改LPM的某些参数,就能迅速设计出自己的电路｡Altera公司提供的LPM宏单元库是Altera系列FPGA器件的绝佳组合,可以实现绝大部分的设计功能,并能提供较高的运行速度和较低的资源占用率｡在设计中发现,多采用LPM宏单元库的电路与不采用LPM宏单元库的电路相比,资源占用率可减少10%~30%,可见节省的芯片资源是很可观的｡ 本设计利用FPGA设计灵活､易于编程和容量大的特点实现了多路脉冲重复频率跟踪器,解决了在密集信号环境下跟踪系统的实时性问题,将八路跟踪器设计在一片Altera公司的APEX EP20K200EQI FPGA芯片中,缩小了电路体积,满足了系统小型化的要求｡实验证明用高性能FPGA实现多路脉冲跟踪系统是完全可行的｡
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