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Forum: FPGA, VHDL & Co. Angepasstes Spartan 3 Board erstellen


Autor: Nik N. (neusser)
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Guten Morgen zusammen,

ich möchte mir gerne ein angepasstes Spartan 3 Board mit einigen Zusatz 
ICs erstellen.


Jetzt sehe ich 2 Möglichkeiten:
1)  Kleines FPGA Board mit Platform Flash und Oszillator kaufen und 
meine extra ICs auf eine eigene Platine platzieren. Dann das ganze noch 
verbinden

2) Ein eigenes Board mit allen ICs und Spartan erstellen.
Hierfür würde ich den Schaltplan meines Digilent Spartan Eval. Boardes 
nehmen und entsprechend erweitern!



Da stellen sich mir jetzt ein paar Fragen, da ich schon des öfteren über 
das schwierige Handling des Spartans gelesen habe:

a) Ist das Layouten von Spartan 3 Boards wirklich so aufwendig und 
kompliziert, dass davon generell abzuraten ist?

b) Ist eine 2 Lagenplatine möglich oder bringt das sehr viele Probleme 
mit sich?

c) Auf welche Punkte ist beim Platzieren besonders zu achten 
(Oszillator, Flash, ...)?

d) Auf welche Punkte ist beim Layouten besonders zu achten 
(Masseflächen, ...)?

e) Ist die Auswahl der passenden Spannungsregler sehr kritisch oder kann 
man Standard Bausteine verwenden?


Möglichkeit (2) wäre meine favorisierte Variante.
Ich persönlich habe noch keine FPGA Schaltungen selber entwickelt, aber 
einige (hauptsächlich) digitale Schaltungen.

Besten Dank für alle Kommentare,
Nik

Autor: Christian R. (supachris)
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Nik N. schrieb:

> a) Ist das Layouten von Spartan 3 Boards wirklich so aufwendig und
> kompliziert, dass davon generell abzuraten ist?

Naja. Man sollte schon einige Erfahrung im Routen von komplexen 
Leiterplatten haben.

> b) Ist eine 2 Lagenplatine möglich oder bringt das sehr viele Probleme
> mit sich?

Es ist auf jeden Fall davon abzuraten. Der Spartan 3 benötigt mindestens 
3 verschiedene Spannungen, die gut abgeblockt sein wollen. Desweiteren 
sollte man, wenn möglich zu den externen Komponenten impedanz-angepasste 
Leiterbahnen verwenden, da ist es mit 4 Lagen schon fast ein Muss. Im 
Prinzip kann man natürlich 2 Lagen machen, aber dann kommt man schnell 
in Bedrängnis, die ganzen Spannungs- und GND Pins ordentlich 
anzuschließen.

> c) Auf welche Punkte ist beim Platzieren besonders zu achten
> (Oszillator, Flash, ...)?

Flash ist unkritisch, der Oszillator sollte natürlich so nah wie möglich 
an einem GCLK Eingang sein.

> d) Auf welche Punkte ist beim Layouten besonders zu achten
> (Masseflächen, ...)?

Siehe a) 2 Signallagen außen, eine Lage für Spannung und eine für GND 
innen. Wenn du mit den hundert oder mehr I/Os alle Masseflächen 
durchbrichst, ist das nicht unbedingt sinnvoll. Mit sehr viel Erfahrung 
gehts auch 2-lagig, aber da muss man schon genau wissen, was man macht.

> e) Ist die Auswahl der passenden Spannungsregler sehr kritisch oder kann
> man Standard Bausteine verwenden?

Im Datenblatt stehen die Anforderungen an Anstiegsgeschwindigkeit usw.

> Möglichkeit (2) wäre meine favorisierte Variante.
> Ich persönlich habe noch keine FPGA Schaltungen selber entwickelt, aber
> einige (hauptsächlich) digitale Schaltungen.

Naja, ein FPGA ist schon etwas speziell, aber auch nicht unmöglich zu 
handhaben. Besonders die extrem schnelle Anstiegszeit der I/O Signale 
sollte aber immer bedacht werden.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> a) Ist das Layouten von Spartan 3 Boards wirklich so aufwendig und
> kompliziert, dass davon generell abzuraten ist?
Es wurden schon erfolgreich Platinen mit S3 FPGAs produziert ;-)

> Hierfür würde ich den Schaltplan meines Digilent Spartan Eval. Boardes
> nehmen und entsprechend erweitern!
Es ist immer gut (und günstig), sich mal die Schaltpläne und Layouts von 
EVAL-Boards näher anzuschauen.

Ich würde mich allerdings nicht trauen, ein FPGA-Layout mit 3 
Versorgungsspannungen auf 2 Lagen zu realisieren (besonders als 
Anfänger). Denn, wenn nur wenige FFs schalten, kann es durchaus sein, 
dass das Ganze läuft. Wird das Design dann geändert, dass gleichzeitig 
viele FFs im FPGA umschalten, gibts auf einmal eigenartige Fehler....
Und nach so einem Fehler suchst du lange :-/

> e) Ist die Auswahl der passenden Spannungsregler sehr kritisch oder kann
> man Standard Bausteine verwenden?
Die Spannungsversorgung für ein FPGA ist natürlich genau die Ecke, auf 
die sich Spannungsreglerhersteller eingeschossen haben. Auch hier ist es 
ratsam, sich entsprechende App-Notes z.B. von National und TI anzusehen.

Autor: Nephilim (Gast)
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also ich hab auch schon ein spartan3 board komplett selbst erstellt mit 
einigem geraffel aussendrum, speziell für videoanwendungen. hab für dass 
ganze eine 4lagen platine gemacht. hat sogar zu meiner überraschung im 
ersten schuss soweit funktioniert. aber von einem 2lagen design würde 
ich abraten. selbst einem einem 4lagen design empfand ich das 
spannungsrouting als umständlich, da die verschiedenen spannungen so 
ungünstig verteilt sind fürs routing.

also ich würde dir fürn ersten schuss empfehlen nen eval board zu 
erweitern.

Autor: TheMason (Gast)
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Also ein Board in 2 Lagen zu Routen geht. Schau mal auf www.oxed.de
Der PAL-Encoder den Thomas Pototschnig gebaut hat ist auf 2 Lagen 
untergebracht, und das Routing der Spannungversorgungen ist genial 
gelöst.
Für einfachere Anwendungen (ich schätze bis 50mhz) dürfte das alles kein 
Problem sein. Ich selbst hab einige Boards davon zweckentfremdet (für 
mein Audio-Projekt) und die laufen alle tadellos.
Die Schaltpläne zu diesem Board sind auch (mit Genehmigung von Thomas 
Pototschnig) in der Artikelsammlung unter "Audio-DSP mit Spartan 3 FPGA" 
zu finden. Weiterhin sind noch 2 SRAM Bausteine a 512K draufgelötet.
Ich denke als Vorlage für eigene Boards kann man sich daran wohl 
orientieren. Die Schaltpläne bzw. Layouts als solches zu benutzen, da 
mußt du Thomas fragen.
Ich war selbst skeptisch ob das alles auf ner 2 lagen Platine 
funktioniert. Bin aber angenehm überrascht.

Autor: Stefan Salewski (Gast)
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>Für einfachere Anwendungen (ich schätze bis 50mhz)

Was sind das für Millidinger?

Autor: TheMason (Gast)
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Meinte natürlich MHz. Aber ich dachte so bei so langsamen Anwendungen 
wäre Schütz-Klappertechnik eher angebracht und das gehört dann nicht ins 
FPGA Forum ;-)

Aber mein Audio-Projekt (also der selbstgebaute DSP und der PAL Encoder 
laufen wohl ganz gut, und die arbeiten beide mit etwa 50 M(!)Hz.

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