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Cyclone II系列FPGA器件问答

时间:2013-08-27  来源:123485.com  作者:9stone

1.问:Cyclone II系列器件是什么?
答:Cyclone II系列器件是Altera低成本Cyclone系列的第二代产品,Cyclone II FPGA 的成本比第一代Cyclone 器件低30%,逻辑容量大3倍多。Cyclone II器件采用TSMC 经验证的90nm 低K 绝缘材料工艺技术,是业界成本最低的FPGA。
    Cyclone II器件容量有4608~68416个逻辑单元,还具有新的增强特性,包括多达1.1Mbit的嵌入存储器、多达150个嵌入18×18乘法器、锁相环、支持外部存储器接口及差分和单端I/O标准。

2.问:Cyclone II器件系列采用什么样的工艺技术?
答:Cyclone II器件系列是采用TSMC的1.2V、90nm、低K 绝缘材料工艺。

3.问:Cyclone II器件系列满足了哪些市场的需求?
答:Cyclone II器件系列是多种不同市场上大批量应用最优的低成本方案,包括消费电子、电信和无线、计算机外设、工业和汽车。Cyclone II器件包含了许多新的增强特性,如嵌入存储器、嵌入乘法器、PLL和低成本的封装,这些都为诸如视频显示、数字电视、机顶盒、DVD 播放器、DSL调制解调器、家用网关和中低端路由器等批量应用进行了优化。

4.问:为什么Cyclone II 器件是ASIC 理想的替代方案?
答:Cyclone II系列提供了一种灵活的无风险的,且没有前期一次性工程费用或最小定货量的开发方式。Cyclone II器件除了具有其它任何FPGA 无可匹敌的成本结构之外,还具有先进的特性,如用于高性能数字信号处理应用的嵌入式18×18乘法器和支持如DDR2(高达334Mbps)和QDRII(高达688Mbps)的存储器接口。

5.问:Cyclone II器件有哪些产品,提供哪些封装?
答:Cyclone II系列包括6种器件,容量从4608~68416个逻辑单元。Cyclone II器件低成本的封装支持垂直移植,这些封装包括扁平四方封装(TQFP)、速率四方封装(PQFP)和FineLine BGA封装。其详情见表1及表2所示。

特性  EP2C5 EP2C8 EP2C20 EP2C35 EP2C50 EP2C70
逻辑单元(LE) 4608 8256 18752 33216 50528 68416
M4K RAM块 26 36 52 105 129 250
RAM总量 119808 165888 239616 483840 594432 1152000
嵌入18×18乘法器 13 18 26 35 86 150
锁相环 2 2 4 4 4 4
最大用户I/O管脚 142 182 325 475 450 622


表2 Cyclone II封装和最大用户I/O管脚
器件 144-Pin
TQFP
208-Pin
PQFP
256-Pin
FineLine BGA
484-Pin
FineLine BGA
672-Pin
FineLine BGA
896-Pin
FineLine BGA
EP2C5 89 142 (1)      
EP2C8 85 138 182      
EP2C20   (1) 152 315    
EP2C35       322 475  
EP2C50       294 450  
EP2C70         422 622

(1): Quartus II后续版本将支持这些器件

6.问:Cyclone II系列器件和StratixII系列器件有何区别?
答:Cyclone II和StratixII器件系列是为满足不同的市场需求而开发的。StratixII FPGA系列的基本结构块是自适应逻辑模块,而Cyclone II FPGA采用由四输入查找表和寄存器组成的逻辑单元作为基本的构建模块。Cyclone II器件和StratixII器件有一些相似的地方,如:内核电压(1.2V)、工艺(90nm 低K 绝缘材料工艺技术)、存储块(4Kbit存储块)等。

7. 问:为什么Cyclone II系列器件和StratixII系列器件之间容量有重叠?
答:两个系列之间的容量重叠是为满足不同市场需求。StratixII器件是业界最高性能和最大容量的FPGA,具有高端应用所需的所有特性。Cyclone II 器件作为业界成本最低的FPGA,适当地包括了针对大批量应用的特性和能力,因为这些应用中成本是最关键的因素。

8 . 问:Cyclone II 系列器件和Cyclone系列器件管脚兼容吗?
答:不兼容。Cyclone II器件管脚和Cyclone器件不兼容。设计的主要目地是降低成本。器件之间的管脚兼容性会增加不必要的裸片尺寸。

9.问:板上需要多少个电源来驱动Cyclone II系列器件?
答:Cyclone II器件在系统中简化了电源管理,只需要两个,一个供VCCINT(1.2 V )使用,一个用户可控的供VCCIO(3.3、2.5、1.8、1.5V)使用。

10.问:Cyclone II系列器件有哪几类嵌入乘法器?
答:Cyclone II器件提供了多达150个能运行在250MHz 的18 × 18乘法器。嵌入乘法器也可配置成两个9×9乘法器,具有多达300个9×9 乘法器。这些乘法器能够高效地时序DSP 应用中常见的乘法操作。Cyclone II FPGA中的嵌入乘法器能够提升整个系统性能。

11.问:Cyclone II系列器件有哪几类嵌入存储器和哪些存储器特性?
答:Cyclone II嵌入存储器由4Kbit的M4K RAM 块组成,每个块的数据传输率超过250MHz。每个M4K RAM 块能够时序不同类型的存储器,包括真双口、简单双口和单口RAM、ROM 和FIFO。每个块还包括了另外的奇偶校验比特进行差错控制,混合宽度模式和支持混合时钟模式。

12.问:Cyclone II系列器件提供哪些系统时钟管理方案?
答:Cyclone II器件提供了全局时钟网和具有片内和片外能力的PLL,进行完整的系统时钟管理。Cyclone II器件有多达16 个专用时钟输入管脚,它们直接驱动全局时钟网。

13.问:在Cyclone II系列器件中,全局时钟网由什么组成,有什么作用?
答:Cyclone II FPGA中的全局时钟网由16个可访问整个器件的全局时钟线构成。它经优化具有最小的偏移,为器件内的所有资源提供时钟、清除和复位信号。

14.问:Cyclone II系列器件中有多少个PLL?具有哪些PLL 特性?
答:Cyclone II器件具有多达4个PLL。这些PLL提供了通用的定时管理能力,如倍增和相移、可编程占空周期、可编程带宽、扩频输入时钟、锁定检测及支持差分I/O 的输出。外部时钟输出(每个PLL一个)可以向系统中的其它器件提供时钟,板上无需其它的时钟管理器件。

15.问:Cyclone II系列器件支持哪些外部存储器接口?
答:Cyclone II系列器件支持专用的速度优化的电路同单数据率(SDR)、双数据率(DDR)和DDR2 SDRAM 器件和QDR II SRAM器件。表3是每种存储器接口的时钟速度和最低数据传输速率。

存储器件类型 最大时钟速率 最大数据传输速率
SDR SDRAM 167MHz 167Mbps
DDR SDRAM 167MHz 334Mbps
DDR2 SDRAM 167MHz 334Mbps
QDRII SRAM 167MHz 668Mbps

16.问:Cyclone II系列器件支持哪些单端I/O标准?
答:Cyclone II器件支持多种单端I/O标准,包括LVTTL 、LVCMOS、SSTL、HSTL、PCI和PCI-X。单端I/O标准具有比差分I/O标准更强的电流驱动能力,在同如DDR 和DDR2 SDRAM 等高级存储器器件接口时非常重要。Cyclone II器件也支持对特定I/O 标准的可编程驱动强度控制,设置范围为2~24mA。表4为Cyclone II器件支持的单端I/O标准和各自的性能。

I/O标准 性能 典型应用
3.3V/2.5V/1.8V LVTTL  167MHz 通用
3.3V/2.5V/1.8V/1.5V LVCMOS 167MHz 通用
3.3V PCI 66MHz PC和嵌入式
3.3V PCI-X 100MHz  PC和嵌入式
2.5V/1.8V SSTL Class I 167MHz 存储器
2.5V/1.8V SSTL Class II 133/125MHz  存储器
1.8V/1.5V HSTL Class I 167MHz  存储器
1.8V/1.5V HSTL Class II 100MHz 存储器

17.问:Cyclone II系列器件支持哪些差分I/O标准?
答:Cyclone II器件支持LVDS、mini-LVDS、RSDS和LVPECL,表5为Cyclone II器件支持的差分I/O标准.

I/O标准 性能 典型应用
Differential HSTL 167MHz 存储器
Differential SSTL 167MHz 存储器
LVPECL  150MHz  时钟
LVDS 805Mbps(receiver),
622MHz(transmitter)
芯片至芯片
背板驱动器
RSDS  170Mbps 芯片至芯片
mini-LVDS  170Mbps 芯片至芯片

18.问:哪个版本的QuartusII设计软件支持Cyclone II系列器件?
答:4.1版的QuartusII软件和免费的Quartus II网页版软件都提供了Cyclone II器件的设计能力。后续的软件版本将支持生成Cyclone II器件的编程文件。

19 . 问:哪些第三方工具支持Cyclone II系列器件?
答:主要EDA厂商Cadence、MentorGraphics、Synopsys和Synplicity的综合和仿真工具都支持Cyclone II器件,确保在Altera器件中获得最佳质量的结果。这些工具包括:5.1版Cadence NC-Sim;2004aupdate 1 版Mentor Graphics Precision RTLSynthesis和5.8c版ModelSim 软件;7.1.1版Synopsys VCS;2002.06版Scirocco和2003.03版PrimeTime;7.6.1版SynplicitySynplify和 Synplify Pro 软件。

20. 问:Cyclone II系列器件有哪些IP核?
答:有40多个为Cyclone II器件优化的IP核。Altera和AlteraMegafunction伙伴计划合作者提供的不同的IP 核是专为Cyclone II架构优化的,包括:Nios II嵌入式处理器;DDR SDRAM 控制器;FFT/IFFT;PCI 编译器;FIR 编译器;NCO 编译器;POS-PHY编译器;Reed Solomon编译器;Viterbi编译器。

21. 问: 哪些配置器件支持Cyclone II系列器件?
答:为了提供整体成本最低的方案,Altera为Cyclone II器件系列创建了低成本的串行配置器件系列。平均而言,这些串行配置器件对批量应用的定价只有相应Cyclone II器件价格的10%。四种串行配置器件(1Mbit、4Mbit、16Mbit和64Mbit)提供了节省空间的8脚和16脚SOIC封装。

22. 问:在Cyclone II系列器件中支持Nios II系列嵌入式处理器吗?
答:支持。Cyclone II器件支持Nios II嵌入式处理器,Cyclone II系列能在一个器件内集成多个NiosII处理器,CycloneII器件支持三种不同的NiosII处理器核,为设计者提供了最大的灵活性、均衡的性能需求和器件资源使用量,每种核都为特定的价格和性能范围进行了优化。所有三种核支持单一的指令集架构,具有100% 的代码兼容性。

23. 问:Cyclone II系列可移植到HardCopy?结构化ASIC 吗?
答:不行。Cyclone II架构已经优化,为这些容量提供成本最低的实现方案。而且,Cyclone II和HardCopy器件有各自完美的实现方案,因为HardCopy将支持超过Cyclone II器件范围的容量,在整个容量范围内为设计者提供成本优化的解决方案。


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