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PCB 설계 모범 사례

FPGA/PCB 공동 디자인

오늘날의 강력하고 핀 수가 매우 많은 FPGA는 엔지니어들에게 제품 비용을 줄이면서 기능을 향상시킬 수 있는 상당한 기회를 제공해요.하지만 복잡성이 증가하면 이러한 장치를 PCB에 통합하는 데 상당한 어려움이 따르죠.

FPGA/PCB 공동 설계 개요

Xpedition FPGA I/O 옵티마이저는 구성에 따른 올바른 FPGA I/O 할당을 제공하여 PCB 설계 프로세스 내에서 핀 스와핑과 레이아웃 기반 I/O 최적화를 가능하게 해요.

Xpedition을 사용한 FPGA/PCB 공동 설계의 주요 특징들

플로우 통합

I/O 최적화는 Xpedition Enterprise 설계 흐름과 긴밀하게 통합되어 있어요. Xpedition 회로도 설계 환경의 탭을 사용하여 프로젝트의 어느 단계에서든 액세스할 수 있어요.회로도, PCB 레이아웃, FPGA 데이터베이스는 동기화 어시스턴트를 통해 동기화가 돼요.이렇게 하면 사용자들이 프로젝트의 설계 데이터 흐름을 더 잘 제어할 수 있어요.또한 구조도 사용자는 FPGA 데이터 (신규 또는 업데이트) 를 PCB 설계로 언제 전송할지 결정할 수 있어요.PCB에서 배치나 라우팅을 시작하기 전에 I/O 옵티마이저를 사용하면 초기 할당을 더 잘 할 수 있도록 평면도 창의 Xpedition 프로젝트 데이터를 사용하여 평면도를 계획할 수 있어요.그러면 결과를 Xpedition의 레이아웃 환경으로 내보낼 수 있어요.FPGA 부품은 프로젝트 또는 엔터프라이즈 라이브러리 수준에서 관리돼요.

시그널 그룹화

신호 그룹을 쉽게 만들어 핀수가 많은 FPGA의 신호 복잡도를 관리하고 핀 할당 프로세스를 가속화할 수 있어요.각 그룹은 나중에 FPGA에서 구현할 특정 하드웨어 기능의 인터페이스를 정의할 수 있어요.이 그룹들은 도구 내에서 별도의 HDL 단체로 취급될 수 있어요.신호 그룹은 GUI를 통해 수동으로 만들거나 HDL 파일 (베릴로그 또는 VHDL) 에서 추출할 수 있어요.

핀 파티셔닝

FPGA I/O 뱅크에 핀을 그룹화하여 옵티마이저는 핀 할당에 더 많은 유연성을 제공해요.핀 파티셔닝의 장점으로는 PCB 연결 계획 개선, 맞춤형 심볼 생성, 그룹 내 핀 스왑 규칙 최소화 등이 있어 핀 최적화를 더 잘 제어하고 네트 언래블링을 개선할 수 있어요.게다가 신호 그룹을 파티션에 단일 개체로 할당할 수 있어 I/O 뱅크 간에 신호 그룹을 나눌 필요가 없어요.GUI를 사용하면 도구 내에서 핀 파티션을 직관적이고 간단하게 관리할 수 있어요.

시그널 및 핀 할당

FPGA 공급업체의 규칙을 엄격하게 준수하면서 수백 개의 HDL 신호를 FPGA 핀에 수동으로 할당하는 것은 모두에게 어려운 일이에요.이에 대응하기 위해 I/O 옵티마이저는 사용자에게 유용한 기능이 가득한 직관적인 GUI를 제공해요.자동 할당, 신호 표준 감시, 간단한 드래그 앤 드롭을 통한 할당, 객체 세트 작업 지원, 동적 필터링 등이 다양해요.이렇게 하면 신호 핀 할당을 간단하게 할 수 있어요.핀 할당에 대한 모든 변경은 FPGA 온보드 플로우에서 관리되고 옵티마이저가 FPGA와 PCB 흐름 사이에 있어 어느 쪽에서든 이루어진 모든 변경 사항을 전달하기 때문에 일관되게 유지돼요.

부품 및 심볼 자동 생성

FPGA 디바이스의 특성상 심볼 생성 프로세스에는 다른 접근 방식이 필요해요.FPGA 로직은 프로젝트 중에 여러 번 바뀔 수 있고 심볼은 변경 사항과 일치해야 해요.사용자는 심볼 생성 프로세스를 완전히 제어할 수 있으면서도 심볼을 쉽고 빠르며 오류 없이 만들 수 있는 강력한 기능을 가지고 있어요.수동 심볼 생성에 비해 시간이 몇 시간, 며칠에서 몇 분으로 단축돼요.

플로어 플래닝

PCB 설계 흐름의 중요한 단계는 기판 레이아웃 자체의 부품 배치와 방향이에요.플로어 플랜은 PCB 레이아웃 프로세스 이전과 프로세스 중에 할 수 있어요.디자이너는 프로젝트 초기 단계부터 FPGA 핀 할당을 변경할 수 있다는 분명한 이점이 있어요.

넷 라인 언래블링

  • 신호 핀 할당은 핀별 규칙과 제약 조건을 준수하면서 자동으로 최적화될 수 있어요.이렇게 하면 매우 효율적인 네트 라인 해제가 가능해 다음과 같은 결과를 얻을 수 있어요.
  • 레이어 수 줄였어요
  • 신호 무결성 문제 최소화
  • 타이밍 예산 늘렸어요
  • PCB의 트레이스 길이 최소화
  • 보드에 있는 FPGA의 라우팅 시간이 훨씬 빨라졌어요.

I/O 옵티마이저는 신호 할당 과정에서 오류 없는 핀 스와핑을 보장해요.해명은 Xpedition 레이아웃 데이터로 할 수도 있고 평면도 중에 훨씬 일찍 할 수도 있어요.게다가 핀, 핀 이스케이프, 엔드 오브 트레이스, 루트 타겟 사이에서도 완벽하게 지원돼요.

FPGA 멀티 인스턴스

대부분의 경우 동일한 FPGA 디바이스라도 프로젝트 간에 공유되거나 단일 프로젝트 내에서 공유되는 논리적 기능이 달라져요.I/O 옵티마이저는 이런 상황을 완벽하게 지원해요. 그리고 이것은 프로젝트 개발 중에 자동으로 수행돼요.BOM 보고서에 다양한 기능 기호로 표시된 FPGA가 공급업체 코드와 함께 나열돼요.

멀티 FPGA 최적화

두 개 이상의 FPGA 장치 간의 연결을 성공적으로 최적화하는 것은 이 최첨단 기술 없이는 거의 불가능해요.최적화 알고리즘은 가능한 모든 연결 조합을 평가하여 최적의 상호 연결에 도달하여 초기 할당에서 발생하는 네트워크 교차를 최소화하여 경로 완료율을 높일 수 있어요.FPGA I/O 옵티마이저에는 멀티 FPGA 최적화가 기본으로 포함되어 있어요.

이 주제에 대해 더 자세히 알아봐요

A person is standing in front of a whiteboard with a presentation slide displayed on it.

정확한 FPGA I/O 할당을 가능하게 하는 도구를 사용해서 PCB 설계 프로세스 내에서 핀 스와핑과 레이아웃 기반 I/O 최적화가 가능해요. FPGA-PCB 공동 설계 블로그에서 더 읽어보세요.

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