赛灵思领域专用目标设计平台背景介绍 解决方案, 开发项目, Design, 半导体, 嵌入式

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2009年2月Virtex®-6和Spartan®-6系列的隆重发布，标志着赛灵思公司致力于提高FPGA设计效率和增强FPGA易用性的崭新平台方法的开端。与半导体领域内的领先公司所采用的许多平台设计方法相同，赛灵思的目标设计平台 (Targeted Design Platform) 也采用了开放的标准、通用的开发流程以及类似的设计环境，尽量减少任何开发项目中都能遇到的通用工作对设计人员时间的占用，确保他们能集中精力从事创新性的开发工作。
之所以选择了“目标”这个词，是因为每一代新的FPGA都为日益增加的应用提供了更好的解决方案，解决这些应用在嵌入式、数字信号处理或系统方面所面临的需要高带宽通信通道以便处理大量数据的瓶颈问题。其成功之道在于能够充分发挥FPGA内在的并行性、集成存储、DSP和通讯特性的优势。进行系统设计的工程师背景各不相同，分别来自不同的设计领域，他们需要有助于发挥出各自领域专长的的工具和知识产权 (IP)。据此，赛灵思认识到必须推出能够全面支持并可轻松扩展到不同终端应用的参考设计，确保参考设计能真正成为终端应用开发的基础或起点。

每个开发套件都包括了面向Virtex-6或Spartan-6器件的开发板；面向DSP、嵌入式或连接、具有优化设计流程的ISE® 设计套件完整版；经过全面验证的目标参考设计；支持专门特性评估和板上诊断的设计示例和演示；完整的文档资料和说明（包括设置、评估和修改参考设计所需的源代码，可作为终端应用设计的起点）；以及所有必需的电源、配置和通信线缆。
我们还提供一系列逐步深入的学习指南，帮助FPGA新手快速启动设计工作。这些学习指南介绍了基本的设计方法，如FPGA编程、工具流程编译步骤、设计方案的创建以及验证等内容。
连接平台
赛灵思的串行和并行连接解决方案能满足实现背板、芯片间或不同产品间系统整合所需要的带宽、电源和成本最高标准要求。利用最新一代Virtex-6和Spartan-6器件，可成功实现最低功耗、最高速串行收发器的设计，并得到业界最广泛的协议支持。此外，内置的PCI Express®和三模以太网MAC块还能节约宝贵的逻辑资源和功耗，同时以更低的成本实现高性能连接。

支持赛灵思 Spartan-6 FPGA和高性能Virtex-6 FPGA系列的两款新型连接套件为赛灵思连接解决方案提供了简单易用的完整开发和演示平台。
处理平台
对习惯于使用RISC或DSP处理器的开发人员来说，转向采用FPGA硬件可能相当困难，他们需要学习一系列新的设计技巧，并对硬件进行一定的了解。对于刚接触FPGA或FPGA处理的开发人员来说，这真是个非常重要的决定，因为有可能会增加潜在的风险，并有可能延长设计周期。
赛灵思面向嵌入式和DSP应用的Spartan-6和Virtex-6 FPGA开发套件专门设计专门用于简化FPGA的推广，使软硬件和算法开发人员能快速启动赛灵思 FPGA片上系统 (SoC) 应用的开发工作。

图2：赛灵思 Virtex-6 FPGA ML605和Spartan-6 FPGA SP605开发板
下面我们将详细介绍2009年12月8日宣布推出的四款开发套件：
赛灵思 Spartan-6 FPGA连接开发套件
赛灵思 Spartan-6 FPGA连接套件采用低成本Spartan-6 LXT器件系列，是一款完整的、简单易用的连接开发和演示平台。作为赛灵思连接目标设计平台，该套件提供了创建高速串行系统和其它开箱即用型连接应用所需的软硬件、IP和目标参考设计。
Spartan-6 LXT FPGA能利用业界标准的PCI Express®（1.1版）、以太网（GMII、SFP）和DDR3等高速串行协议开展设计，而且支持基于其他串行标准和高达3.125Gb/s的专利实施方案以及包括3.3V I/O标准在内的多种并行协议的设计工作。
采用Spartan-6 LXT FPGA的连接套件简化了多协议系统的设计、开发和验证，使设计人员能通过高效、低成本的可编程连接解决方案来实现产品差异化。该套件集成了连接开发所需的关键组件，可加速设计、实施低成本协议桥接，而且对LVDS通信而言提供了效率更高的替代方案，能满足多种不同细分市场的要求。通过提供可扩展的构建块架构以及目标参考设计和业界标准的FMC子卡扩展硬件环境，它还能作为针对市场专用的连接设计平台的起点。
特性和优势
提供创建功能全面的工作系统所需要的所有软硬件、固件、IP和参考设计的综合连接开发平台
•ISE 设计套件：嵌入式版本专门用于逻辑和连接设计人员所需（器件锁定为Spartan-6 LX45T FPGA）。
•预验证、可定制的目标参考设计集成了PCIe、千兆以太网和板上DDR3存储器以及虚拟FIFO和优化Packet DMA，可加速带宽。
•专为Spartan-6 FPGA和连接套件进行优化了的完整版Northwest Logic PCIe Packet DMA引擎。
技术规范
•采用Spartan-6 LX45T FPGA且符合RoHS标准的SP605板，通用电源及配套线缆。
•支持插件可扩展性的板上FMC子卡接头。
•具有设备驱动程序文件、设计源文件和应用的USB记忆棒。
•包括示意图、Gerber文件、板BOM和详细的用户指南在内的可下载文档资料。
赛灵思 Virtex-6 FPGA连接开发套件
赛灵思 Virtex-6 FPGA连接开发套件是一款采用高性能Virtex-6 LXT FPGA系列产品的全面的连接开发和演示平台。作为赛灵思连接目标设计平台，该套件提供了创建高速串行系统和其它开箱即用型连接应用所需的软硬件、IP和目标参考设计。
Virtex-6 LXT FPGA帮助设计师进行设计时利用PCI Express 1.1/2.0、以太网（GMII、SFP、XAUI）、SATA和其它线速高达6.5Gb/s的专利高速串行协议，以及通过SelectIO™技术支持速度高达1.4Gb/s的多种并行标准。
这款采用Virtex-6 LXT FPGA的连接套件简化了高性能、高带宽、多协议系统的设计、开发和验证工作，能满足不断变化的市场需求。Virtex-6 FPGA连接开发套件提供了经过生产检验的设计方法和工具套件使设计人员能实时分析并调试高速串行解决方案。
该套件能够通过在正常工作的系统中集成了PCI Express和XAUI协议IP核心的目标参考设计快速启动开发工作。该系统能通过虚拟FIFO访问板上DDR3存储器，并能通过高性能优化包DMA加速带宽。通过提供基于目标参考设计的可扩展构建块架构以及业界标准FMC子卡扩展环境，Virtex-6 FPGA连接开发套件还可作为针对市场专用的目标设计平台的起点。
特性和优势
•提供所有软硬件、固件、应用IP和GUI的综合开发平台，可创建功能全面的系统解决方案。
•ISE 设计套件：专为逻辑和连接设计人员而定制的嵌入版提供ChipScope™ Pro 分析器和Serial I/O 套件（器件锁定为Virtex-6 LX240T FPGA）。
•面向PCIe-10GDMA-DDR3-XAUI的预验证、可定制且全面支持的目标参考设计。
•提供多个设计示例，如SFI4.1、SFI5和PCIe 2.0以及1.1多信道配置等。
技术规范
带有Virtex-6 LX240T器件且符合RoHS标准的ML605基础版。
•通用电源和配套线缆，包括CX4 回路模块。
•符合VITA57标准的FMC子卡支持CX4、SATA和SMA接口。
•存储了设备驱动程序文件、设计源文件和应用的USB记忆棒。
•包括原理图、Gerber文件、板BOM和详细的用户指南在内的可下载的文档。
嵌入式目标设计平台（赛灵思 Spartan-6和Virtex-6 FPGA嵌入式开发套件）
赛灵思嵌入式开发套件通过Virtex-6 FPGA和Spartan-6 FPGA简化了嵌入式处理器系统的开发工作。作为赛灵思的嵌入式目标设计平台，上述套件提供了创建开箱即用型嵌入式系统所需的所有软硬件、IP和参考设计。
Spartan-6 FPGA嵌入式开发套件为需要连接功能的嵌入式应用提供了低成本基础平台。Virtex-6 FPGA嵌入式开发套件则为需要高性能处理、串行连接和高级存储接口功能的嵌入式应用开发提供了功能全面的环境。上述两款套件都配套提供可作为硬件定制和软件开发起点的MicroBlaze™处理器子系统目标参考设计，而且还提供了视频处理设计示例和学习指南，该指南详细演示了如何进一步定制系统。
对独立（或裸机）软件开发来说，可使用基于Eclipse的软件开发套件 (SDK) ，该套件包括GNU工具、创建软件应用和链接器脚本所需向导、闪存写入程序、以及满足嵌入式外设需要的标准C语言库和驱动程序等。Linux或RTOS软件开发由一系列能与赛灵思 SDK无缝协同工作的第三方操作系统和中间件解决方案提供支持。
特性和优势
•提供所有软硬件、固件构建块和工具的综合开发平台，满足快速启动应用开发需要。
•符合RoHS标准的板可实现了嵌入式处理器子系统与DDR3、PCI Express、千兆以太网、支持插件可扩展性的UART接口和业界标准的FMC等完全集成。
•目标参考设计具有MicroBlaze处理器、多端口DDR3存储控制器、三模以太网MAC、UART、SPI、I2C、计时器、中断控制器和片上存储器。
•软硬件学习指南演示了如何定制设计，并提供了编译、调试和剖析软件应用的最佳实践。
•支持Linux和RTOS。具体包括支持PetaLogix的PetaLinux OS以及通过uC/Probe调试工具支持Micrium的uC/OS-II和uC/TCP-IP端口。中间件则支持Treck的高性能TCP/IP堆栈。
技术规范
•Virtex-6 FPGA嵌入式开发套件：带有Virtex-6 LX240T FG1156器件的ML605基础板、通用电源和配套线缆。
•Spartan-6 FPGA嵌入式开发套件：带有Spartan-6 LX45T FG484器件的SP605基础板、通用电源和配套线缆。
•ISE 设计套件嵌入版。提供Platform Studio工具、EDK和SDK（器件锁定为Virtex-6 LX240T或partan-6 LX45T FPGA）。
•存储了参考设计、演示、文档和学习指南的USB记忆棒。上述内容也可从网上获得。
DSP目标设计平台
FPGA是在DSP处理带宽要求超过10 GMAC情况下一种常见的硬件选择。FPGA的灵活性使其非常适用于高性能或多通道DSP应用，从而充分发挥硬件并行性的优势，让更低成本和功耗的单芯片解决方案相对于多DSP实施方案而言实现更大的优势。
赛灵思 FPGA DSP套件将于明年1月接受预订。该套件有助于设计人员在一天之内就在赛灵思 FPGA基础上完成应用的原型设计工作。每个开发套件都配套提供逐步递进的软硬件设置指南，确保从一开始就不浪费时间。图形用户界面可引导新用户通过以下三个步骤启动设计工作。
赛灵思 Spartan-6 FPGA DSP开发套件
赛灵思 Spartan-6 FPGA DSP开发套件为在低成本、低功耗的Spartan-6 FPGA基础上实施DSP算法提供了完整的开发平台。作为一款赛灵思 DSP目标设计平台，该套件提供了所需的全部即用型开发板、IP、设计软件和参考设计。
采用Spartan-6 LX150T器件的Avnet AS-LX150T开发板是Spartan-6 FPGA DSP开发套件的核心组成部分。该器件系列针对DSP应用在连接、存储器和DSP硬件资源的平衡方面进行了适当优化。LX150T是最大的一款Spartan-6器件，即便是要求最高的大规模DSP应用，它也能提供足够的硬件资源。

特性和优势
•Spartan-6 LX150T FPGA具有180个增强型DSP48A1 芯片，DSP性能可达50 GMAC。
•无需RTL设计经验就能在Mathworks Simulink®和MATLAB® DSP建模环境中使用面向 DSP的软件System Generator开发DSP应用。
•经过预验证的DSP目标参考设计提供了设计基础设施以及DSP开发起点。
•可通过两个业界标准的FMC连接器以及FMC I/O子卡供应商生态系统扩展适用于垂直市场应用。
•通过可指导新用户开始基本套件操作的图形用户界面快速启动设计工作。
技术规范
•采用Spartan-6 LX150T FPGA 的 Avnet AS-LX150T开发板。
•ISE 设计套件：系统版器件锁定为Spartan-6 LX150T FPGA。
•基于Simulink的数字上变频器 (DUC)／数字下变频器 (DDC) 和基于RTL的DUC／DDC目标参考设计。
•线缆、电源和小型闪存。
•包括硬件设置和开始指南在内的可下载文档。
赛灵思 Virtex-6 FPGA DSP开发套件
赛灵思Virtex-6 DSP开发套件为在高性能Virtex-6 FPGA基础上实施DSP算法提供了完整的开发平台。作为一款赛灵思 DSP目标设计平台，该套件提供了所需的全部即用型开发板、IP、设计软件和参考设计。
Virtex-6 FPGA DSP开发套件采用了赛灵思 ML605开发板和Virtex-6 LX240T器件。该平台包括700多个DSP48芯片，DSP处理带宽可超过400 GMAC，不愧为高性能无线、航空航天和国防应用领域中的完美开发平台。

特性和优势
•Virtex-6 LX240T FPGA采用了788个增强型DSP48E1 芯片，DSP性能可达472 GMAC。
•无需RTL设计经验就能在Mathworks Simulink®和MATLAB® DSP建模环境中使用面向 DSP的软件System Generator开发DSP应用。
•经过预验证的DSP目标参考设计提供了设计基础设施以及DSP开发起点。
•可通过两个业界标准的FMC连接器以及FMC I/O子卡供应商生态系统扩展适用于垂直市场应用。
•通过可指导新用户开始基本套件操作的图形用户界面快速启动设计工作。
技术规范
•采用了Virtex-6 LX240T FPGA的赛灵思 ML605开发板。
•ISE 设计套件：系统版器件锁定为Virtex-6 LX240T FPGA。
•基于Simulink的DUC／DDC 和基于RTL的DUC／DDC目标参考设计。
•线缆、电源和小型闪存。
•包括硬件设置和开始设计指南在内的可下载文档。