本文整理自2023年6月12日~6月18日，本公眾號(hào)【FPGA算法技術(shù)交流群】的相關(guān)問(wèn)答。相關(guān)問(wèn)題的解答和交流來(lái)自群成員，僅作參考。

問(wèn)

FPGA做IC的原型驗(yàn)證，速度大概跑多少？很多ASIC運(yùn)行主頻遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于FPGA，仿真能cover住嗎？

答

FPGA主要用來(lái)做功能驗(yàn)證，一些接口確實(shí)需要那么高那就上，其他的不需要。Emulator可用并行計(jì)算時(shí)序的方式來(lái)仿真，更加接近仿真，但比仿真快得多。Emulator大概幾M的速度，Prototype大概10到100M。流片之前盡可能去模擬他的功能和性能，最接近的就是FPGA原型驗(yàn)證。

問(wèn)

PHY怎么驗(yàn)證到位？正確性由誰(shuí)來(lái)保證呢？

答

原型驗(yàn)證的PHY也不一定和ASIC的一致，保證通路即可。另外有些PHY可以用FPGA自帶的PHY IP來(lái)模擬。任何驗(yàn)證手段都是互相補(bǔ)充，最終達(dá)到完備性。

模擬的器件會(huì)有模擬端來(lái)驗(yàn)證，數(shù)字的基本功能都會(huì)先在Simulation保證，純數(shù)字就代表可綜合。模擬的就會(huì)抽可綜合的模型來(lái)替換。模擬的設(shè)計(jì)在模擬端保證，和數(shù)字集成到一起的時(shí)候就會(huì)模擬數(shù)字化。

PHY有單獨(dú)的IP，接口協(xié)議都是統(tǒng)一的。例如PCIe、DDR4、Ethernet等。Simulation和Emulator都有相應(yīng)的PHY model，F(xiàn)PGA階段也可以用原廠(chǎng)的PHY板，但有時(shí)沒(méi)必要，因?yàn)楦咚俳涌诙际菢?biāo)準(zhǔn)的，所以可能會(huì)用別的ip去代替，然后和真實(shí)device連接，保證通路，軟件測(cè)試通過(guò)就可以。

如果是數(shù)模混合芯片，設(shè)計(jì)過(guò)程中數(shù)字可以把RTL或后端輸出的網(wǎng)表，導(dǎo)入給模擬工程師做模擬域的仿真。反過(guò)來(lái)模擬也可以出verilog模型給數(shù)字工程師在數(shù)字域仿真。

問(wèn)

2MHz ,2V Vpp，放大到10vpp，應(yīng)該選用多大的運(yùn)放?如何計(jì)算帶寬？

答

如果是電壓反饋運(yùn)放，建議選擇20M以上，理論計(jì)算10M以上即可。而且應(yīng)該是全功率帶寬，不能只看小信號(hào)帶寬。如果是電流反饋型，選個(gè)5M估計(jì)足夠，另外就是電流驅(qū)動(dòng)能力。帶寬的話(huà)，運(yùn)放指標(biāo)主要是增益帶寬積，開(kāi)環(huán)增益和開(kāi)環(huán)帶寬的乘積。

問(wèn)

有個(gè)問(wèn)題請(qǐng)教一下，F(xiàn)PGA芯片怎么能把10k的時(shí)鐘擴(kuò)到100M？

答

MMCM和PLL的輸入下限分別是10M和19M，設(shè)計(jì)思路可能需要和團(tuán)隊(duì)一起商討一下。

問(wèn)

請(qǐng)教一個(gè)LVDS接收問(wèn)題。需要考慮如何將數(shù)據(jù)和時(shí)鐘對(duì)齊。但是LVDS視頻流沒(méi)有同步碼，大家是怎么處理同步？

答

有兩種方法，要么數(shù)據(jù)里邊有特殊字符，要么有其它信道傳輸同步信息。對(duì)于視頻圖像，一般都會(huì)有接口協(xié)議，行、場(chǎng)同步信號(hào)。

de就是同步信號(hào)，hs是行同步，vs是場(chǎng)同步。把視頻流用顯示器顯示出來(lái)，然后通過(guò)修改skew然后找到圖像由壞變好和由好變壞的臨界點(diǎn)，然后中間位置就是最穩(wěn)定的，一般調(diào)整90°就行。還有一些芯片自備prn碼調(diào)試這個(gè)skew。其實(shí)對(duì)于這種VESA格式的視頻流，還有更簡(jiǎn)單的方式，直接調(diào)用Xilinx的selectio ip核。采用DDR模式就能采下來(lái)。

如果用不了DDR模式，可參考Xilinx的Xapp585,就是這種時(shí)序的例程。里面收發(fā)都有，還有g(shù)earbox例程，教你怎么樣將8bit或者4bit轉(zhuǎn)為7bit。

此外，對(duì)于接收數(shù)據(jù)，Xapp524講這個(gè)，需要做個(gè)狀態(tài)機(jī)，找到delay調(diào)整值，每次上電之前等這個(gè)狀態(tài)機(jī)穩(wěn)定了再開(kāi)始拿數(shù)據(jù)。但是這個(gè)設(shè)計(jì)是不考慮系統(tǒng)溫升對(duì)IO的影響的，如果可靠性要求高，需要隔一段時(shí)間校準(zhǔn)一下IO的delay。

問(wèn)

有沒(méi)有邏輯優(yōu)化的一些資料?

答

推薦高亞軍老師的《AMD FPGA設(shè)計(jì)優(yōu)化寶典》，VHDL版已上市，verilog版據(jù)說(shuō)即將出版。

此外，《高級(jí)FPGA設(shè)計(jì)：結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)和優(yōu)化》也可以看看。

問(wèn)

這個(gè)鏡像地址是根據(jù)flash確定的嗎?

答

golden起始地址必須是0，upgrade是800-000，16M flash空間的一半。

問(wèn)

輸入輸出雙向的端口(inout)，我直接定義為輸出端口(output)使用，大家有這樣用過(guò)嘛？會(huì)有問(wèn)題嘛？

答

FPGA的user IO，電路結(jié)構(gòu)是雙向的。然后我們根據(jù)需要，聲明位input/output或者inout。外部I2C器件，把scl定義為output，可以正常訪(fǎng)問(wèn)。如果是zynq的PS I2C，要聲明為雙向，sda要設(shè)置為雙向。如果PS的I2C拉到EMIO，那么SCK也要設(shè)為雙向。盡管就PS一個(gè)主設(shè)備。

問(wèn)

求問(wèn)，Vivado里FFT和LTE FFT的IP核有啥區(qū)別呢？

答

LTE FFT要收費(fèi)，但是支持1536點(diǎn)。LTE FFT說(shuō)白了就是額外支持3*2^k點(diǎn)數(shù)的變換。Vivado里DFT點(diǎn)數(shù)支持1536，可以使用統(tǒng)一的2048點(diǎn)FFT實(shí)現(xiàn)所有帶寬模式的處理。

問(wèn)

8184點(diǎn)數(shù)據(jù)，怎么均勻下采樣到2048個(gè)數(shù)據(jù)啊？采樣時(shí)鐘的8.184M，1ms相干積分。

答

設(shè)計(jì)算法時(shí)候需要考慮硬件實(shí)現(xiàn)，AD采了樣，DFE中濾波，可以再來(lái)個(gè)法羅插值找最佳采樣點(diǎn)。符號(hào)定時(shí)同步，可以參考一下Michael Rice的《Digital Communications：A Discrete-Time Approach》中的第8章：Symbol Timing Synchronization。此外，也可參考一下Umberto Mengli的《Synchronization Techniques for Digital Receivers》。

問(wèn)

AXI4，AXI4-Lite，AXI-Stream這三個(gè)在應(yīng)用上怎么考慮選擇？

答

AXI4包含3種類(lèi)型的接口： (1）AXI4：主要面向高性能地址映射通信的需求； (2）AXI4-Lite：是一個(gè)輕量級(jí)的，適用于吞吐量較小的地址映射通信總線(xiàn)； (3）AXI4-Stream：面向高速流數(shù)據(jù)傳輸。

第一個(gè)有突發(fā)，第二個(gè)無(wú)突發(fā)，第三個(gè)無(wú)地址。在仿真時(shí)，Vivado 模板 AXI-Lite Master和AXI-Lite Slave連上仿真，AXI4可以和MIG連著仿真。Xilinx 有個(gè)AXI Verification IP ，就四步驟：1.引入兩個(gè)package，2.聲明agent，3.用new還是start 函數(shù)，即創(chuàng)建和掛載，4.寫(xiě)一些task。可以參考官方的例程。

此外，可以看一下本公眾號(hào)之前的一篇文章，點(diǎn)擊鏈接《AMBA協(xié)議規(guī)范（一）》可跳轉(zhuǎn)原文閱讀。

問(wèn)

FFT后實(shí)部，虛部的bit位寬是如何確定的？

答

Xilinx的IP，一般在處理IQ信號(hào)時(shí)，都是虛部在高位，實(shí)部在低位。IP配置時(shí)，在左側(cè)欄，能顯示FFT的輸入和輸出位寬，和定點(diǎn)格式。FFT的輸出位寬和輸入也有關(guān)系，配置的時(shí)候注意。此外，DFE和ADC的IQ數(shù)據(jù)位寬和實(shí)部、虛部，將決定FFT的輸入。

問(wèn)

flash讀寫(xiě)，一般是大端還是小端？如果是QSPI，讀寫(xiě)一個(gè)字節(jié)比如3E，是先3還是先E啊？

答

看QSPI的協(xié)議規(guī)定，注意位序。

問(wèn)

mcs文件固化，讀寫(xiě)flash是跟bin文件還是mcs文件對(duì)得上？

答

理論上，mcs和bin 都可以，習(xí)慣用bin。

問(wèn)

FPGA需要這樣的一個(gè)場(chǎng)景，MUX選擇是從6個(gè)時(shí)鐘中選擇1個(gè)，并且時(shí)鐘頻率都不低（有沒(méi)有合理使用BUFGMUX的方案，我目前能想到的是利用多級(jí)BUFGMUX來(lái)實(shí)現(xiàn)）?

答

不建議切時(shí)鐘，而是邏輯設(shè)計(jì)中做跨時(shí)鐘處理，切時(shí)鐘可靠性不好做。如果硬要這么設(shè)計(jì)，試一下Vivado的MMCM動(dòng)態(tài)配置功能。

審核編輯：湯梓紅