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印刷电路板设计最佳实践

FPGA/PCB 协同设计

当今强大且极高的引脚数的 FPGA 为工程师提供了在降低产品成本的同时增强特性和功能的重要机会。但是,随着复杂性的增加,将这些设备集成到PCB上也面临着重大挑战。

FPGA/PCB 协同设计概述

Xpedition FPGA I/O 优化器提供按构造校正的 FPGA I/O 分配,允许在 PCB 设计过程中进行引脚交换和基于布局的 I/O 优化。

使用 Xpedition 协同设计 FPGA/PCB 的主要特征

流量集成

输入/输出优化与Xpedition Enterprise设计流程紧密集成,可在项目的任何阶段使用Xpedition原理图设计环境中的选项卡进行访问。原理图、PCB 布局和 FPGA 数据库通过同步助手保持同步。这使用户可以更好地控制项目的设计数据流。此外,原理图用户可以决定何时将FPGA数据(新的或更新的)传输到PCB设计中。在开始在 PCB 上进行布局或布线之前,I/O 优化器允许在平面图窗口中使用 Xpedition 项目数据进行平面规划,以便更好地进行初始分配。然后可以将结果导出到 Xpedition 的布局环境中。FPGA 部件在项目或企业库级别进行管理。

信号分组

可以轻松创建信号组,以管理高引脚数 FPGA 的信号复杂度并加快引脚分配过程。每个组可以定义特定硬件功能的接口,以便稍后在 FPGA 中实现。在工具中,这些组可以被视为单独的 HDL 实体。信号组可以通过 GUI 手动创建,也可以从 HDL 文件(Verilog 或 VHDL)中提取。

引脚分区

通过对 FPGA 的 I/O 组中的引脚进行分组,优化器在引脚分配方面提供了更大的灵活性。引脚分区的优势包括更好的PCB连接规划、自定义符号生成以及最大限度地减少组内的引脚交换规则,从而更好地控制引脚优化,改善网络解密。此外,信号组可以作为单个实体分配给分区,无需在 I/O 库之间划分信号组。GUI 使管理工具内的引脚分区变得直观而简单。

信号和引脚分配

手动将数百个 HDL 信号分配给 FPGA 引脚,同时严格遵守 FPGA 供应商的规则,这对所有人来说都是一项挑战。为了解决这个问题,I/O 优化器为用户提供了一个包含有用功能的直观的 GUI。其中包括自动分配、监督信号标准、通过简单拖放进行分配、支持对对象集进行操作和动态过滤。这使得信号引脚分配成为一个简单的操作。对引脚分配所做的每项更改都通过板载FPGA流程进行管理,并且保持一致,因为优化器位于FPGA和PCB流程之间,传达两端所做的所有更改。

自动生成零件和符号

FPGA 设备的本质要求对符号生成过程采用不同的方法。在项目过程中,FPGA 逻辑可能会多次更改,并且符号必须与这些更改保持一致。用户拥有一系列强大的功能,使符号创建变得简单、快速且无错误,同时仍允许完全控制符号创建过程。与手动创建符号相比,时间从几小时或几天缩短到几分钟。

楼层规划

PCB 设计流程的一个重要阶段是电路板布局本身的元件放置和方向。可以在印刷电路板布局之前和期间进行平面规划。设计人员有一个明显的优势,那就是能够从项目的早期阶段就更改FPGA的引脚分配。

网线解开

  • 信号引脚分配可以自动优化,同时遵守引脚的特定规则和限制。这样可以实现高效的网线解开,从而导致:
  • 减少了层数
  • 最大限度地减少信号完整性问题
  • 增加计时预算
  • 最小化 PCB 上的走线长度
  • FPGA 在电路板上的原位布线时间要快得多。

I/O 优化器可确保在信号分配过程中进行无差错的引脚交换。可以根据Xpedition布局数据进行解析,也可以在楼层规划期间更早地完成。此外,它完全支持引脚、引脚转义、走线末端和布线目标之间。

FPGA 多实例

在大多数情况下,同一个FPGA设备将在项目之间共享不同的逻辑功能,甚至在单个项目中共享不同的逻辑功能。I/O 优化器完全支持这些情况,这是在项目开发期间自动完成的。BOM 报告中列出了由不同功能符号表示的 FPGA 以及供应商的代码。

多 FPGA 优化

没有这种最先进的技术,几乎不可能成功优化两个或多个 FPGA 设备之间的连接。优化算法评估所有可能的连接组合,以达到最佳的互连,从而最大限度地减少初始分配产生的网络交叉点,从而实现更高的路径完成率。FPGA I/O 优化器将多 FPGA 优化作为标准配置。

深入探讨这个话题

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

使用可实现按构造校正的 FPGA I/O 分配的工具,从而允许在 PCB 设计过程中进行引脚交换和基于布局的 I/O 优化。 在我们的 FPGA-PCB 联合设计博客中阅读更多内容。

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