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不可思议的5款强大到FPGA开发板

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发表于 2020-1-20 10:28:13 | 显示全部楼层 |阅读模式

随着人工智能、深度学习在市场越来越受欢迎,除了GPU、众多独角兽公司的AI专用芯片,FPGA同样是深度学习的热门平台之一。本文将给大家介绍5款强大到不可思议的FPGA开发板,当然价格也是高的离谱,肯能对于大多数工程师来说,这些属于求而不得的高端“玩具”。

RTG4开发套件

RTG4-DEV-KIT是Microsemi公司的产品,当然目前的话已经被Microchip收购,这是一套为高端的客户提供的评估和开发平台,主要用于数据传输,串行连接,总线接口等高密度高性能FPGA的高速设计等应用 。

该开发板采用RT4G150器件,采用陶瓷封装,提供150,000个逻辑元件,具有1,657个引脚,下图是RTG4-DEV-KIT开发板的外设接口功能图。

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RTG4开发套件主要包括的硬件功能如下:

两个1GB DDR3同步动态随机存取存储器(SDRAM)2GB SPI FlashPCI Express Gen1 接口1个PCIe x4 接口一对SMA连接器,用于测试全双工SERDES通道两个带有HPC/LPC引脚排列的FMC连接器,用于扩展用于10/100/1000以太网的RJ45接口USB micro-AB连接器SPI,GPIO的接口FTDI编程器接口用于编程外部SPI FlashJTAG编程接口用于应用程序编程和调试的RVI接口Flashpro编程接口用于调试的嵌入式跟踪宏(ETM)单元接口用于用户应用的双列直插式封装(DIP)开关按钮开关和LED电流测量测试点以下是RTG4-DEV-KIT开发板的硬件框图

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从硬件框图上也能看到RTG4-DEV-KIT复杂的电源管理系统,12V的DC直流供电,通过DCDC/以及LDO分配到各个功能部分的供电。

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英特尔Stratix 10开发套件

Intel Stratix 10开发套件是包含各类软硬件的完整设计环境,用于评估Stratix 10 FPGA的功能。该套件可用于通过符合PCI-SIG的开发板来开发和测试PCI Express 3.0设计。使用这些开发板可开发和测试由DDR4、DDR3、QDR IV和RLDRAM III存储器组成的存储器子系统。通过使用FPGA夹层卡 (FMC) 连接器与FMC夹层卡连接,还可以开发模块化和可扩展设计。该套件支持JESD204B、Serial RapidIO、10Gbps以太网 (10GbE)、SONET、通用公共无线电接口 (CPRI)、OBSAI等诸多协议。

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英特尔Stratix 10开发套件硬件框图

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开发板板载的主要FPGA是Intel公司的Stratix 10系列产品,相比前一代产品成本提供2X性能和超低功耗,具有几个开创性的创新如新型的HyperFlex和架构,能满足日益增长的带宽和处理性能,从而满足功率预算。嵌入硬件系统基于四核64位ARM Cortex-A53,采用Intel 14-nm Tri-Gate (FinFET)技术和混合性3D片上系统(SiP)技术,单片核多达550万和逻辑单元,多达96个全双工收发器,数据速率高达28.3Gbps,主要用在计算和存储,网络设备,光传输网络,广播,军用雷达,医疗设备,测试和测量以及5G无线设备,ASIC原型。

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Intel的全新系列Stratix 10产品可以说是非常具有跨时代意义的,另外此系列的产品产品性也非常丰富,方便各种需求的公司选择。

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ADS8-V1 评估板

确切的说,ADS8-V1 评估板并不是一块专为FPGA评估的板卡,而是为了支持ADI公司高速数据转换,当连接到指定的 ADI 高速 ADC 评估板时,ADS8-V1 可用作数据采集板。ADS8-V1 上的 FPGA 设计用于支持最高速 JESD204B 模数转换器,可充当数据接收器,同时 ADC 为数据发射器。

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ADS8-V1EBZ接口外设如下:

Xilinx Kintex Ultrascale XCKU040-3FFVA1156E FPGA一(1)个FMC +连接器一(1)个FMC +连接器支持二十(20)个16Gbps收发器DDR4 SDRAM简单的USB 3.0端口接口ADI强大的数据采集评估板可以应用于航空航天和防务、电子监控和对抗、仪器仪表和测量、通信测试设备、信号发生器(通过射频传输音频)、5G领域等。

REFLEX CES XpressVUP-LP9P

REFLEX CES XpressVUP-LP9P是基于Virtex Ultrascale + VU9P FPGA的低配置PCIe网络处理FPGA板,专为HPC等网络应用而设计。该板提供2组DDR4,2组QDR2 +存储器和2个QSFP28网箱,用于多个10GbE / 40GbE / 100GbE网络解决方案。其主要的功能包括了:PCIe Gen3 x16、Xilinx Virtex UltraScale + VU9P FPGA、板载两个DDR4和两个QDR2 +独立组、两个QSFP28光纤笼用于多网络解决方案、具有16个通道,8 Gb/s链路速率的PCIe接口(Gen3)等。

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XpressVUP-LP9P技术规格

FPGA和配置模块

Xilinx Virtex UltraScale + 16nm FPGA:XCVU9P-L2FLGB2104E(生产)XCVU9P-L2FLGB2104E(生产)2,6 M系统逻辑单元270 Mb UltraRAM(UltraScale +提供高密度,双端口,同步存储器模块)用于外部Xilinx USB电缆的JTAG连接器双四SPI(x8)配置模式的2x Nor Flash通讯接口

PCI Express x16(第1,2或3代)2 x QSFP28四光纤笼(2 x 4 XCVR:每条链路28 Gb/ s),支持10GbE / 40GbE / 100GbEQSFP28模块支持的其他协议存储

板载DDR4,2x组64位+ 4位ECC,总共8GB板载QDR-II +,2x存储区,18位,总共144Mbits功率

最大100W提供定制散热器其他资源

板载可编程PLL振荡器(Si5345),高度灵活和可配置的时钟发生器。板载高精度振荡器为精确时间协议(PTP)以太网提供时钟精确20MHz-0.05ppm,同步协议标准化IEEE 1588一个用于PPS(每秒脉冲)的同轴连接器,允许多个电子部件同步REFLEX CES XpressVUP-LP9P硬件框图如下图所示:

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值得一提的是,XpressVUP在POWER9 CPU主机处理器(IBM)上支持CAPI 2.0,并且还支持IBM SNAP框架,只需很少的FPGA专业知识,SNAP框架允许应用工程师在服务器环境中快速创建基于FPGA的加速程序。它使用IBM CAPI 2.0接口,该接口可在标准PCIe物理通道上运行,但具有CPU和FPGA之间较低延迟和一致内存共享的优势。

Digilent NetFPGA-SUME

NetFPGA-SUME是Digilent,剑桥大学和斯坦福大学之间的合作项目,是高性能和高密度网络设计的理想平台。

NetFPGA-SUME采用赛灵思Virtex-7 690T FPGA,支持30个13.1 GHz GTH收发器,四个SFP + 10Gb/s端口,五个独立的高速存储器组,由500MHz QDRII +和1866MT / s DDR3 SoDIMM器件构建,以及一个八通道第三代PCIe,可提供超大的吞吐量,并可支持大量高速数据流FPGA架构和存储器件,其它功能包括在FMC和QTH扩展连接器以及SATA端口上共展示20个收发器。

NetFPGA-SUME的主要任务是为学生,研究人员和开发人员提供最先进的网络平台,无论是学习基础知识还是创建新的硬件和软件应用程序,该板可轻松支持四个10Gb/s以太网端口上的同时线速处理,并可在板上操作和处理数据。

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Digilent NetFPGA-SUME特征:

Xilinx Virtex-7 XC7V690T FFG1761-3Xilinx CPLD XC2C512用于FPGA配置PCIe Gen3 x8(8Gbps /通道)两个512Mbits Micron StrataFlash(PC28F512G18A)编程:赛灵思Vivado 设计套件三个x36 72Mbits QDR II SRAM(CY7C25652KV18-500BZC)两个4GB DDR3 SODIMM(MT8KTF51264Hz-1G9E1)用于JTAG编程和调试的Micro USB连接器(与UART接口共享)一根Micro USB线用于编程/ UARTQTH连接器(8个RocketIO GTH收发器)四个SFP +接口(4个RocketIO GTH收发器),支持10Gbps两个SATA-III端口用户LED和按钮一个HPC FMC连接器(10个RocketIO GTH收发器)一个Pmod端口总结

FPGA的强大还是在于其超灵活的可编程能力,随着人工智能越来越受市场的喜爱,无论是GPU还是专用的AI芯片都不可能像FPGA这样便于新进入这个领域的企业折腾、创新,带着这种与生俱来的优势,相信FPGA的春天还很漫长。


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