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基于FMC标准的FPGA夹层卡I/O设计与分析

作者:时间:2012-09-10来源:网络收藏

面对似乎层出不穷的新 ,目前嵌入式系统人员继续依靠 来部署系统日益重要的外部 接口,这点丝毫不足为奇。 可提供大量可配置的 ,能在适当 IP 基础上支持几乎无限多种高度复杂的 I/O 人员还能用 执行流内 (in-stream) 数据处理,甚至以数千兆位级信号传输速率和带宽运行的协议。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/148420.htm

  FPGA 能够灵活适应 I/O 要求变化。FPGA 经重配置(除了替换物理 I/O 组件和连接器外基本无需其它更改)后,便可部署新的协议。如果 I/O 不是实施在模块上的话,那么这就意味着需要修改板的。为了避免设计更改造成成本和工作量的增加,设计人员以前一直采用 PCI 卡 (PMC) 和交换卡 (XMC) 。不过,上述标准是十多年前针对单板计算机 (SBC) 等通用解决方案而并非 FPGA 开发的。2008 年 7 月,情况发生了变化,美国国家标准学会 (ANSI) 批准发布了 VITA 57 FPGA 夹层卡 () 标准。

   标准由包括 FPGA 厂商和最终用户在内的公司联盟开发,旨在为基础板(载卡)上的 FPGA 提供标准的夹层卡尺寸、连接器和模块接口。通过这种方式将 I/O 接口与 FPGA 分离,不仅简化了 I/O 接口模块设计,同时还最大化了载卡的重复利用率。与使用 PCI、PCI-X、PCIe 或 Serial RapidIO 等复杂接口连接到载卡的 PMC 和 XMC 标准不同, 标准只要求核心 I/O收发器电路直接连接至载卡上的 FPGA 即可。

  这样做能够提高效率,进而带来诸多显著优势:

  数据吞吐量:支持高达 10 Gb/s 的信号传输速率,夹层卡和载卡之间潜在总带宽达 40 Gb/s。

  时延:消除了协议开销,避免了时延问题,确保确定性数据交付。

  简化设计:无需了解 PCI、PCI Express 或 Serial RapidIO 等协议标准的专业技术。

  系统开销:通过简化系统设计降低了功耗,缩短了工程设计时间,并缩减了IP 核及材料成本。

  设计重复使用:不管是采用定制的内部板设计还是商用成品 (COTS) 夹层卡或载卡,FMC 标准有助于将现有的 FPGA / 载卡设计重新用到新的 I/O 上,而这只需更换 FMC 模块并对 FPGA 设计略作调整即可。

  FMC 标准的亮点

  FMC标准定义了单宽度(69 毫米 x 76.5 毫米) 和双宽度(139 毫米 x 76.5 毫米)两种尺寸。单宽度模块支持到载卡的单个连接器。双宽度模块主要面向需要更高带宽、更大前面板空间或较大PCB 面积的应用,支持多达两个连接器。FMC 标准提供两种尺寸,能够更加灵活地根据空间、I/O 要求或者这两者的要求对板进行精心优化。图 1 给出了 FMC 载卡及多种 FMC 夹层卡示意图。

  

FMC 载卡和多种 FMC 夹层卡 www.elecfans.com


  图 1:FMC 载卡和多种 FMC 夹层卡

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