sopc里input引脚怎么设置

2025-03-07 02:36:10

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回答1：

适合进行SOPC设计的FPGA芯片低端产品有Spartan系列，高端产品有Virtex系列。Spartan系列FPGA可以使用MicroBlaze软核处理器设计SOPC，Virtex系列FPGA可以使用PowerPC硬核处理器设计SOPC。MicroBlaze软核处理器均可在Xilinx的高端和低端FPGA芯片上使用。Spartan系列的FPGA平台用于SOPC设计主要使用Spantan-3系列。Virtex系列的FPGA平台用于SOPC设计主要使用Virtex-II pro，Virtex-V，Virtex-VI系列。下面给出了主要的SOPC设计平台。设计人员可以根据这些FPGA平台的不同性能，在设计SOPC进行选择，以达到所需要的设计要求。

1.3.1 Spartan-3系列FPGA
1、Spartan-3系列FPGA
Spartan-3基于Virtex-II FPGA架构，采用90 nm技术，8层金属工艺，系统门数超过5百万，内嵌了硬核乘法器和数字时钟管理模块。从结构上看，Spartan-3将逻辑、存储器、数学运算、数字处理器处理器、I/O以及系统管理资源完美地结合在一起，使之有更高层次、更广泛的应用，获得了商业上的成功，占据了较大份额的中低端市场。Spartan-3系列FPGA主要特性如下：
1）采用90 工艺，密度高达74880逻辑单元；
2）最高系统时钟为340MHz；
3）具有专用乘法器；
4）核电压为1.2V，端口电压为3.3V、2.5V、1.2V，支持24种I/O标准；
5）高达520k分布式RAM和1872k的块RAM；
6）具有片上时钟管理模块（DCM）；
7）具有嵌入式Xtrema DSP功能，每秒可执行3300亿次乘加。
2、Spartan-3E系列
Spartan-3E是目前Spartan系列最新的产品，具有系统门数从10万到160万的多款芯片，是在Spartan-3成功的基础上进一步改进的产品，提供了比Spartan-3更多的I/O端口和更低的单位成本，是Xilinx公司性价比最高的FPGA芯片。由于更好地利用了90 nm技术，在单位成本上实现了更多的功能和处理带宽，是Xilinx公司新的低成本产品代表，是ASIC的有效替代品，主要面向消费电子应用，如宽带无线接入、家庭网络接入以及数字电视设备等。Spartan-3E系列其主要特点如下：
1）采用90nm 工艺；
2）大量用户I/O端口，最多可支持376个I/O端口或者156对差分端口；
3）端口电压为3.3V、2.5V、1.8V、1.5V、1.2V ；
4）单端端口的传输速率可以达到622 ，支持DDR接口；
5）最多可达36个的专用乘法器、648 块RAM、231 分布式RAM；
6）宽的时钟频率以及多个专用片上数字时钟管理（DCM）模块；
3、Spartan-3A系列
Spartan-3A 在Spartan-3和Spartan-3E平台的基础上，整合了各种创新特性帮助客户极大地削减了系统总成本。利用独特的器件DNA ID技术，实现业内首款 FPGA 电子序列号；提供了经济、功能强大的机制来防止发生窜改、克隆和过度设计的现象。并且具有集成式看门狗监控功能的增强型多重启动特性。支持商用 flash 存储器，有助于削减系统总成本。Spartan-3A/3ADSP/3AN系列的FPGA主要特性为：
1）采用90 工艺，密度高达74880逻辑单元；
2）工作时钟范围为5MHz~320MHz；
3）领先的连接功能平台，具有最广泛的 IO 标准（26 种，包括新的 TMDS 和 PPDS）支持；
4）利用独特的 Device DNA 序列号实现的业内首个功能强大的防克隆安全特性；
5）五个器件，具有高达 1.4M 的系统门和 502 个 I/O；
6）灵活的功耗管理。
Spartan-3A系列产品的主要技术特征如表1-5所示。
4、Spartan-3ADSP系列
Spartan-3ADSP平台提供了最具成本效益的 DSP 器件，其架构的核心就是 XtremeDSP DSP48A slice，还提供了性能超过30GMAC/s、存储器带宽高达2196 Mbps的新型 XC3SD3400A和XC3SD1800A器件。新型Spartan-3A DSP 平台是成本敏感型 DSP 算法和需要极高DSP性能的协处理应用的理想之选。其主要特征如下所示：
1）采用90nm 工艺，密度高达74880逻辑单元；
2）内嵌的DSP48A可以工作到250MHz；
3）采用结构化的SelectRAM架构，提供了大量的片上存储单元；
4）VCCAUX的电压支持2.5V和3.3V，对于3.3V的应用简化了设计；
5）低功耗效率，Spartan-3A DSP器件具有很高的信号处理能力4.06 GMACs/mW。
5、Spartan-3AN系列
Spartan-3AN芯片为最高级别系统集成的非易失性安全FPGA，提供下列2个独特的性能：先进SRAM FPGA的大量特性和高性能以及非易失性FPGA的安全、节省板空间和易于配置的特性。Spartan-3AN平台是对空间要求严苛和/或安全应用及低成本嵌入式控制器的理想选择。Spartan-3AN平台的主要特性包括：
1）业界首款90nm非易失性FPGA，具有可以实现灵活的、低成本安全性能的Device DNA电子序列号；
2）业内最大的片上用户Flash，容量高达11Mb；
3）提供最广泛的I/O标准支持，包括26种单端与差分信号标准
4）灵活的电源管理模式，休眠模式下可节省超过40%的功耗
5）五个器件，具有高达1.4M的系统门和502个I/O
Spartan-3AN系列产品的主要技术特征如表1-7所示

1.3.2 Virtex-2 Pro系列FPGA
Virtex-2 Pro系列在Virtex-2的基础上，增强了嵌入式处理功能，内嵌了PowerPC405内核，还包括了先进的主动互联（Active Interconnect）技术，以解决高性能系统所面临的挑战。此外还增加了高速串行收发器，提供了千兆以太网的解决方案。其主要特征如下所示：
1）采用0.13 工艺；
2）核电压为1.5V，工作时钟可以达到420MHz；
3）支持20多种I/O接口标准；
4）增加了2个高性能RISC技术、频率高达400MHz的PowerPC处理器；
5）增加多个3.125Gbps速率的Rocket串行收发器；
6）内嵌了多个硬核乘法器，提高了DSP处理能力；
7）具有完全的系统时钟管理功能，多达12个DCM模块。

1.3.3 Virtex-4系列FPGA
Xilinx 的 Virtex™-4 系列将高级硅片组合模块 (ASMBL™) 架构与种类繁多的灵活功
能相结合，大大提高了可编程逻辑设计能力，从而成为替代 ASIC 技术的强有力产品。
Virtex-4系列FPGA主要有三个系列 - LX/SX/FX的产品。Virtex-4 LX用于高性能逻辑应用解决方案。Virtex-4 SX用于高性能数字信号处理 (DSP) 应用解决方案。Virtex-4 FX用于高性能全功能嵌入式平台应用解决方案。Virtex-4系列FPGA采用了下面的技术：
1）Xesium™ 时钟技术，包括：数字时钟管理器 (DCM) 块；附加的相位匹配时钟分频器 (PMCD)；差分全局时钟；
2）XtremeDSP™ Slice技术，包括：18 x 18 位带补数功能的有符号乘法器；可选流水线级数；内置累加器（48 位）和加法器/ 减法器
3）Smart RAM 存储器层级技术，包括：分布式 RAM；双端口 18 Kb RAM 块；可选流水线级数；可选的可编程 FIFO 逻辑将 RAM 信号自动再映射为FIFO 信号；高速存储器接口支持 DDR SDRAM、DDR-2 SDRAM、QDR-II 和 RLDRAM-II；
4）SelectIO™ 技术，包括：1.5V 到 3.3V I/O 工作电压；内置 ChipSync™ 源同步技术；数控阻抗 (DCI) 有效终端；细粒度 I/O 组布局（在一个组中配置）；
5）灵活的逻辑资源；
6）安全芯片 AES 比特流加密
7）90 nm 铜 CMOS 工艺
8）1.2V 核电压
9）倒装片封装，包括无铅封装选择
10）RocketIO™ 622 Mb/s 到 6.5 Gb/s 千兆位级收发器(MGT) [ 仅 FX]
11）IBM PowerPC RISC 处理器核（仅 FX系列），包括：PowerPC 405 (PPC405) 核；辅助处理器单元接口（用户协处理器）；多个三态以太网MAC （仅 FX系列）。

1.3.4 Virtex-5系列FPGA
Virtex-5 系列可提供 FPGA 市场中最新最强大的功能。Virtex-5 系列采用第二代ASMBL™（高级硅片组合模块）列式架构，包含五种截然不同的平台（子系列），比此前任何 FPGA 系列提供的选择范围都大。每种平台都包含不同的功能配比，以满足诸多高级逻辑设计的需求。
Virtex-5系列包含LX、LXT、SXT、TXT 和 FXT 五个平台。Virtex-5 LX主要用于高性能通用逻辑应用。Virtex-5 LXT主要用于具有高级串行连接功能的高性能逻辑。Virtex-5 SXT主要用于具有高级串行连接功能的高性能信号处理应用。Virtex-5 TXT主要用于具有双密度高级串行连接功能的高性能系统。Virtex-5 FXT主要用于具有高级串行连接功能的高性能嵌入式系统。Virtex-5系列的FPGA芯片采用了下列技术：
1）跨平台兼容性，LXT、SXT 和 FXT 器件使用可调稳压器，同样封装中引脚兼容；
2）最先进的最佳利用率高性能 FPGA 架构，其中包括：真 6 输入查找表 (LUT) 技术；双 5-LUT 选项；改进的布线减少了中间连线；64 位分布式 RAM 选项；SRL32/ 双 SRL16 选项；
3）强大的时钟管理模块 (CMT) 时钟控制技术，其中包括：具有零延迟缓冲、频率综合和时钟相移功能的数字时钟管理器模块；具有输入抖动滤波、零延迟缓冲、频率综合和相位匹配时钟分频功能的 PLL 模块；
4）36 Kb Block RAM/FIFO，其中包括：真双端口 RAM 模块；；增强的可选可编程 FIFO 逻辑；可编程高达 36 倍的真双端口宽度；高达 72 倍的简单双端口宽度；内置可选纠错电路；可选择将每个模块作为两个独立的 18 Kb 模块进行编程；
5）高性能并行 SelectIO 技术，其中包括：1.2 到 3.3V I/O 运行；使用 ChipSync™ 技术的源同步接口连接；数控阻抗 (DCI) 有效终端；灵活的细粒度 I/O 分组；支持高速存储器接口；
6）高级 DSP48E Slice技术，其中包括：25 x 18 补码乘法运算；可选加法器、减法器和累加器；可选流水线功能；可选按位逻辑功能；专用的级联连接；
7）灵活的配置选项技术，其中包括：SPI 和并行 FLASH 接口；专用的回读重新配置逻辑，可支持多比特流；自动总线宽度检测功能；
8）所有器件都有系统监视功能，其中包括：片上/ 片外热特性监视；片上/ 片外电源监视；通过 JTAG 端口访问所有监视量；
9）PCI Express 集成端点模块，支持LXT、SXT、TXT 和 FXT 平台；符合 PCI Express 基本规范 1.1；每模块支持 1 倍、4 倍或 8 倍通道宽度；与 RocketIO™ 收发器配合使用
10）三态 10/100/1000 Mb/s 以太网 MAC，支持LXT、SXT、TXT 和 FXT 平台；可以将 RocketIO 收发器用作 PHY，也可以用多种软 MII（媒体独立接口）方案将其连接到外部 PHY；
11）100 Mb/s 到 3.75 Gb/s 的 RocketIO™ GTP 收发器，支持LXT 和 SXT 平台；
12）150 Mb/s 到 6.5 Gb/s 的 RocketIO GTX 收发器，支持TXT 和 FXT 平台；
13)PowerPC 440 微处理器,仅支持 FXT 平台，特性包括：RISC 架构；七级流水线；包括 32 KB 的指令和数据缓存；优化的处理器接口结构（纵横机）
14）65 nm 铜 CMOS 工艺技术
15）1.0V 内核电压
16）可选择标准或无铅的具有高度信号完整性的倒装芯片封装

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