3 Hersteller von FPGA-Platinen im Jahr 2024

Was ist ein FPGA-Board?

Ein FPGA-Board (FPGA-Evaluierungsplatine oder FPGA-Entwicklungsplatine) ist eine Platine (Board) mit einem FPGA (Field Programmable Gate Array) und Peripheriekomponenten, die in der Anfangsphase der FPGA-Entwicklung oder zum Erlernen der FPGA-Entwicklung verwendet wird.

FPGAs werden in der Regel auf speziellen Boards montiert, die den Produktspezifikationen entsprechen. Da die Entwicklung dieser speziellen Boards jedoch Zeit in Anspruch nimmt, werden FPGA-Boards in der Regel dazu verwendet, FPGAs in den frühen Phasen der Produktentwicklung zu evaluieren. Aus diesem Grund sind FPGA-Boards in der Regel bereits vorbereitet und mit den verschiedenen Schnittstellen ausgestattet, die für die Entwicklung von FPGAs erforderlich sind.

Anwendungen von FPGA-Boards

FPGA-Boards werden verwendet, um die Produktentwicklung ohne Verzögerungen zu evaluieren und zu validieren, und zwar sowohl im Hinblick auf die IC-Schaltung (Hardware) als auch auf die für den Betrieb des FPGA erforderliche Softwarevorbereitung.

Dies liegt daran, dass in der normalen Produktentwicklungsphase mit FPGA-Entwicklung die Verifizierung der internen IC-Schaltung und der Betriebssoftware noch im Gange ist und das Evaluierungs-Board mit dedizierten peripheren Schaltungskomponenten oft noch unvollständig ist und sich alles noch in der Entwicklung befindet.

Es ist möglich, die Hard- und Software für alle Komponenten in Serie zu entwickeln, aber dies würde einen sehr langen Produktentwicklungszeitplan erfordern. Auch wenn es einige redundante (zusätzliche) Funktionen gibt, ist ein FPGA-Board ein wertvolles Element für Designer, da es ihnen erlaubt, den Betrieb während der IC-Entwicklung zu überprüfen.

Funktionsweise von FPGA-Boards

Für den Betrieb eines FPGA sind im Prinzip folgende Komponenten erforderlich: ein IC, d. h. das FPGA selbst; eine Platine zum Anschluss der verschiedenen Stromversorgungen und Vorspannungsverdrahtungen (z. B. Taktsignale für digitale Schaltungen) an das IC; und eine spezielle eingebettete Software auf einem PC, um verschiedene digitale Steuersignale zu senden.

Durch die Verwendung eines FPGA-Boards mit diesen Komponenten kann die Funktionsweise der elektrischen Schaltungen von FPGAs prinzipiell bewertet und verifiziert werden.

Verschiedene Bibliotheken von FPGA-Board-Funktionen, einschließlich einer Vielzahl von Schnittstellen, sind von verschiedenen Herstellern erhältlich, aber die anspruchsvolleren Modelle sind auch sehr teuer.

Weitere Informationen zu FPGA-Boards

1. Verwendung von FPGA-Boards

Wie bereits erwähnt, werden FPGA-Boards häufig für die vorläufige Bewertung und Entwicklung von FPGA-basierten Produkten verwendet, sie können aber auch für die folgenden anderen Zwecke eingesetzt werden:

• Funktionsüberprüfung von eingebetteter Anwendungssoftware
• IC-Evaluierungs- und Verifikationsanwendungen für digitale Schaltungen
• Einführungsanwendungen für FPGA-bezogenes Design

Es gibt eine breite Palette von FPGA-Boards verschiedener Hersteller, von multifunktionalen, hochleistungsfähigen Spezialplatinen bis hin zu einfach zu bedienenden Platinen für den Einstieg, und es wird empfohlen, das FPGA-Board auszuwählen, das dem gewünschten Zweck am besten entspricht.

Selbst wenn Sie ein teures FPGA-Board für die zukünftige Nutzung erwerben, kann es sein, dass Sie ein neues Board kaufen müssen, wenn aufgrund technologischer Neuerungen andere Funktionen benötigt werden.

2. Vorteile von FPGAs gegenüber ASICs

FPGAs enthalten ein System von Verbindungen, das Gate Array genannt wird und es den Entwicklern ermöglicht, eine Vielzahl von Funktionen nachträglich programmierbar zu realisieren. Infolgedessen ist die interne Schaltung des ICs selbst redundant und verschiedene Funktionen sind im IC vorinstalliert.

Obwohl die Leistungsindikatoren des IC selbst, wie Reaktionsgeschwindigkeit und Stromverbrauch, denen speziell entwickelter und optimierter ASICs unterlegen sind, besteht der Vorteil darin, dass die gewünschten Funktionen sofort und ohne die Kosten der Maskenentwicklung (des IC-Schaltungsentwurfs) realisiert werden können.

Bei den heutigen feinen CMOS sind die Kosten für die Entwicklung von IC-Masken und die Entwicklungszeiten in der Regel enorm, und es ist oft schwierig, dedizierte ASICs zu entwickeln, ohne dass die Menge und der Preis darunter leiden. In solchen Fällen ist ein FPGA-Board, mit der sich die Funktionsweise der Anwendungssoftware des Digitalteils leicht überprüfen lässt, ein nützliches Werkzeug für Designer und Entwickler.