DSP/FPGA——DSP与FPGA的供电问题

Posted 2020-10-31 pupilLZT

最近在使用FPGA与DSP，在设计其硬件和编写程序时，遇到了其供电电压有多个的问题，网上经验参考和自己的理解如下：

1. DSP为什么有两个电源，分别给什么供电？

　　DSP28335需要有3.3V和1.8V两种电源供电，内核供电1.8V，系统供电3.3V。因为DSP对于功耗有着严格的要求，对实时性、处理数据的速度都要求高，故其特点就是运算速度快、功耗低。其中时钟核心电压为1.8V，IO电压为3.3V，flash编程电压3.3V。另外，板子上有多个电源引脚，是因为系统集成复杂，单线供电能力有限，如果多个模块都需要供电，要么增加“导线宽度”，要么多画几条供电线路。

2. FPGA供电问题？

　　FPGA的供电有多种，如上图所示，其中VCCIO可以分别配置8个BANK的IO电压，电压值根据IO连接的外设而定。

　　Vccint 核心工作电压，一般电压都很低，目前常用的FPGA都在1.2V左右。为FPGA的内部各种逻辑供电，电流从几百毫安到几安不等，具体取决于内部逻辑的工作时钟速率以及所占用的逻辑资源。对于这个电源来说，负载时一个高度容性阻抗，对电源的瞬态响应要求很高，而且由于驱动电压低工作电流大，对PCB的布线电阻非常敏感，需要特别注意走线宽度，尽可能减少布线电阻带来的损耗。

　　Vcco I/O驱动电源，FPGA经常要与多种不同电平接口的芯片通信，所以通常都会支持非常多的电平标准。Vcco就是为FPGA的I/O驱动逻辑供电。不同的电平标准需要不同的I/O电压来对应，具体可以参见FPGA的相关芯片手册，比如Xilinx Spartan6系列，就应该查询Xilinx官方文档，编号ds162.pdf，在page7 table7 Recommended Operating Conditions for User I/Os Using Single-Ended Standards有详细说明。另外FPGA为了同时能和多种不同的电平标准接口芯片通信，Vcco通常以BANK为界，互相之间相互独立，也就是说在一颗FPGA芯片上同时存在几种不同的I/O电压。当然同一个BANK只能存在1种I/O电压。

　　Vccaux 辅助电源，FPGA并不是一个单纯的数字逻辑芯片，内部也带有一些模拟组件，比如Xilinx的DCM数字时钟管理组件，这些模拟类的组件对电源的电源抑制比（PSRR）也就是电源噪声，或者说电源纹波非常敏感，所以通常会用一个独立的供电电源。这个电源的电流需求一般都不大，但对电源的噪声容忍度很低。所以应该尽可能的提高其电源纯净度。比如不直接用开关电源供电，先使用LDO稳压后再供给Vccaux。另外Vccaux还给部分的I/O供电,比如功能选择引脚,JTAG等,具体还得参考芯片手册的电源相关说明.