易灵思Ti60 FPGA专题-器件和需求介绍

Posted 2023-02-16 _Hello_Panda_

作者：Hello，Panda

各位朋友们，先生们，女士们，大家早上好，中午好，晚上好。熊猫君最近正在折腾HK的易灵思FPGA芯片做一个Camera，现在弄得差不多了，计划分享一期易灵思的专题，大概有6集的样子，献丑了，希望大家多多指正。

 

一、器件基本情况

首先跟大家汇报一下，熊猫君使用的是16nm钛金系列的量产器件Ti60F100S3F2的商业级器件，器件的基本情况如下：

（1）逻辑容量：62016LE；

（2）RAM容量：2.6Mbit（256个10Kb Block RAM）；

（3）DSP计算单元：可用作19*18bit整数乘法器和48bit加法器、16bit浮点计算的DSP计算单元160个；

（4）锁相环（PLL）：3个，片内振荡器1个；VCO频率2200MHz~5500MHz；最大时钟输出频率1000MHz；本地振荡器支持10/20/40/80MHz输出到全局时钟网络；

（5）片内SPI Flash：16Mbit，读写时钟频率85MHz；

（6）片内HyperRAM：256Mb/200MHz，带宽为400Mbps；

（7）IO特性：高速差分对支持LVDS、Sub-LVDS、Mini-LVDS、RSDS、MIPI D-PHY等电平标准，发送与接收速率均为1.5Gbps；支持2、4、8、10的串行化/去串行化串并比；

（8）支持JTAG、SPI Active和SPI Passive三种配置模式；

（9）封装：FBGA100，61个HS IO，0.5mm Pin间距，5.5mm*5.5mm封装尺寸；

 熊猫君选用的这颗器件不支持DDR，不支持DDR，不支持DDR。

二、用途

这颗FPGA有以下几个优点：（1）容量大，高达60K；（2）内置Flash和HyperRAM；（3）封装尺寸小；（4）电源方案简洁，功耗低。

那么就特别适用于小体积低功耗的应用场景，比如（1）非制冷红外热像仪机芯；（2）无人机载荷；（3）工业手持类相机；（4）便携式的医疗成像设备；（5）Camera Sensor多源MUX和屏驱动等。

熊猫君用这颗料主要还做内置特定算法的工业Camera和医疗软镜（基于OV6946、OV9734、OH0TA10又叫OCHTA10等小靶面医用Sensor）。总之呢，需要在这颗FPGA芯片的逻辑、存储带宽性能允许范围内，用一颗单FPGA实现功能，毕竟处于成本考虑，一颗FPGA就便宜了，如果还要加蛮多外设的话，成本和面积都包不住，也就失去了它原有的优势了。

因为是原型验证用，熊猫君做个测试板，框图如下：

 

三、硬件设计和功耗

Ti60F100的需要0.95V内核电压（内核电源最好用3A以上的）和1.8V的AUX电压，IO电压根据实际使用情况确定，需要特别注意的是：（1）内置SPI由VCCIO1A_4B供电，固定为1.8V，内置SPI Flash和外置Flash引脚共用，只能二选一使用；（2）内置HyperRAM 由VCCIO_2A_2B供电，固定为1.8V。

在资源用到60%左右的时候，单板功耗约1.5w，因此FPGA芯片还是需要散热设计。