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　　如果你在采用FPGA的電路板設計方面的經驗很有限或根本沒有，那么在新的項目中使用FPGA的前景就十分堪憂——特別是如果FPGA是一個有1000個引腳的大塊頭。繼續閱讀本文將有助于你的FPGA選型和設計過程，并且有助于你規避許多難題。本文引用地址：http:www.eepw.com.cnarticle201903398364.htm　　選取一家供應商　　你面臨的第一個問題當然是供應商和器件的選擇。通常供應商決策傾向于你以前接觸最多的那家——如果你是一位FPGA初學者當然另當別論了。或許這個決策早已由設計內部邏輯的工程師(也許就是你)依據熟悉的供應商或第三方IP及其成本完成了。　　供應商的軟件工具也會影響到上述決策。下載并使用這些軟件工具，不需要硬件就能將設計帶入仿真階段。這也是判斷需要多大規模的FPGA的一種方式，前提是你的內部邏輯設計基本做完了。　　要想知道FPGA的水有多深，需要多逛逛各家供應商的網站。如果你想從這些網站提供的海量(而且并不總是想象中那么清晰的)信息中有所收獲，必須確保你有一整天空閑的時間。Altera和賽靈思公司是在市場份額和前沿技術方面都遙遙領先的兩家公司。它們的器件使用內部配置RAM，因此要求使用存放配置數據的外部ROM來“啟動”器件(兩家公司也都有些小的非易失性CPLD類產品)。值得考慮的其它供應商還有MicrosemiActel、萊迪思和賽普拉斯。它們的器件功能包括非常低的靜態功耗、用于“即時開機”啟動的基于ROM的配置和模擬外設。　　好了，至此供應商問題解決了。接下來是選取FPGA的系列和規模。供應商都會將它們的產品細分成多個系列，通常以低端、中端和高端性能(和規模)這樣的模糊概念加以區分。片上RAM需要多大?要多少DSP乘法模塊，或千兆位收發器?你可能需要通讀一遍數據手冊，找出諸如最大時鐘頻率和IO時延等參數來幫助你選擇正確的系列。需要重申的是，擁有HDL代碼是有很大幫助的，因為設計軟件可以讓你知道適合哪種器件，它們是否能夠滿足你的性能要求。　　你的應用還可以從不改變PCB就能更新器件中受益。一些FPGA系列包含眾多引腳兼容的器件，可以在需要時讓你切換到更大(或更便宜和更小)的器件。只是要確保針對最少數量的引腳輸出進行設計。　　不要忘了考慮其它一些細節，比如如何為不同的供電電壓和IO標準劃分IO組、PLL要求以及DDR接口要求。　　我們需要更多的功率!　　通常很難計算一塊電路板要求的最大電流。但FPGA電源設計相當有技巧。FPGA所需電流很大程度上取決于邏輯設計和時鐘頻率。同樣一個器件在一個設計中可能只需0.5W，而在另一個設計中可能高達5W。　　開發工具(或一個獨立的程序或電子數據表)應該可以為給定設計提供功率預估值，但它們需要從你那兒得到許多附加信息，其中一些可能只是有根據的推測。如果有FPGA開發板，就應該有方法測量各種情況下的供電電流。一些開發板甚至內嵌電流計顯示器!只是要確保增加足夠多的余量來應對設計更改以及特殊工藝溫度要求。　　下面是“難題”可能會出現的時候：　　●做熱分析，并在必要時增加散熱器。　　●FPGA要求按順序加電嗎?(你的設計很容易出現5個或6個電源)　　●至少可能需要一個“安靜的”電源，通常用于片上PLL。可以使用LDO加上一些無源濾波器件。千兆位收發器電源也能從低噪聲中受益。　　●確保你理解FPGA在上電和初始化時在做什麼事。許多器件在這個時候需要抽取很大的電流。　　關于引腳及其它　　接下來可以認真考慮引腳分配這件大事了。同樣，如果你的邏輯設計已經達到可以被編譯的階段，就讓設計軟件來提供幫助吧，或至少在做電路板之前驗證你分配的引腳是可行的。你當然已經處理過明顯的資源，比如根據供電電壓劃分IO組，確保諸如LVDS、SSTL或內部50Ω終端等“特殊”引腳設置兼容它們所在的組和供電電壓。　　但在許多器件中存在更深層次的微妙關系：在“不要在單端信號的2個IC綁定焊盤內放置差分對”，或“類似于參考電壓的輸入必須距離時鐘信號至少3個焊盤遠”等字里行間隱含著復雜的規則。這些規則很容易讓人發瘋。如果讓人不堪忍受，就讓設計軟件為你指出違例吧。如果你不這樣做，那么這些問題肯定會讓你疲憊不堪。　　接地反彈或并發開關噪聲(SSN)是另外一個考慮因素。由于FPGA的應用方式太多，所以供應商經常為最好的場景設計電源分配方案。如果你的設計要充分發揮IO功能，比方使用數量很多的快速同時開關輸出，那么你可能需要“減少”實際可以使用的引腳數量。盡量減小驅動和壓擺率設置通常是一個好主意。設計軟件也可能幫助進行SSN分析。我認為減小SSN的一個技巧是將未用引腳連接到地，然后在設計文件中將它們設置為輸出，驅動‘0’。這些引腳將被用作偽地引腳，雖然質量沒有真實地好。　　交付　　現在是將凝聚了你心血的產品交付給PCB版圖設計的時候了。這里我不想深入討論PCB設計(可以參考下面給出的一些文章)，但會指出針對FPGA設計需要考慮的一些事項。　　堆疊設計對任何復雜的電路板來說都很重要，而在最復雜的電路板中通常都能找到FPGA的身影。隨著500引腳芯片被認為是“中等規模”以及不斷縮小的引腳間距，你可能需要十分留意走線逃逸圖案、焊盤中的過孔、引腳區域內的去耦電容以及電源與地平面。一定要有創造性。必要時可以分割電源平面(當然要避免高速走線)。如果足夠小心，一些電源連接(通常是局部的電源，如PLL電源)可以放在信號層上。將一些關鍵平面和信號放在最靠近FPGA的層。留意一些專門的版圖建議，比如針對DRAM的一些建議。

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