Forum: Platinen PCB Design für Xilinx FPGA


von (unknown) (Gast)


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Hi,

Ich bin relativ neu im Bereich der Elektonik, habe aber nun schon das 
ein oder andere Testprojekt mit ATmegas gebastelt. Leider habe ich 
festgestellt, dass für alle interessanten Dinge (ich denke da speziell 
an die Ansteuerung eines externen Monitors im Grafikmodus, z.B. über 
VGA) die ATmegas viel zu schwach sind, und möchte deswegen mit FPGAs 
experimentieren. Das größte Problem daran wird für mich denke ich die 
stabile Stromversorgung dieser Dinger. Ich hab in den Datasheets für den 
Spartan-3 gelesen, dass dafür mindestens eine vierschichtige Platine 
benötigt wird, mit Power- und GND-Schichten. Nun bin ich froh, dass ich 
eine erste kleine einseitig beschichtete Testplatine mit der 
Photo-Positiv-Methode hinbekommen habe, aber vierschichtige Platinen 
kann ich wohl kaum selbst herstellen.

Ich möchte eigentlich nur eine Art Breakout-Board basteln, auf das ich 
den FPGA löte und dann per Jumperkabeln o.ä. auf mein Breadboard 
umlenke, es geht ja nur um Testprojekte, die Pinbelegung wird sich also 
dauernd ändern. Man kann sich die Platine ja von einer Firma fertigen 
lassen, aber ich habe null Erfahrung was PCB Design angeht, deshalb 
könnte es sein, dass ich zuerst fünf falsche Layouts produziere, und das 
wird ziemlich teuer. Insbesondere deswegen, weil ich nicht weiß, woran 
ich erkenne (außer durch Testen, wenns zu spät ist), ob das FPGA nun 
genügend gut decoupled ist.

Ein Evaluation Board möchte ich dafür ungern benutzen. Ich mag es nicht, 
wenn ich keinen direkten Zugriff auf die ICs habe und stattdessen über 
irgendwelche Drittsoftware mein FPGA konfigurieren muss. Ich hätte 
lieber direkten Zugriff auf die Pins.

Was meint ihr? Ist es für einen PCB-Design-Anfänger wie mich möglich, 
ein FPGA sinnvoll auf einer zweischichtigen Platine unterzubringen? Dann 
könnte ich nämlich ein paar Platinen verbraten, so teuer ist die 
Selbstherstellung ja nicht.

von Thomas (Gast)


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Hey,

Ich denke, gerade wenn man neu  mit dem Thema anfängt ist es besser, auf 
bereits funktionierende HW aufzubauen.
Wenn es nicht umbedingt Xilinx sein muss, kannst du dich mal bei Lattice 
nach Breakout Boards umsehen (z.B. MachXO2).

Sonst guck dir mal das Xula Board an, welches auch einen Xilinx FPGA 
enthält.

Ich bin mir auch gar nicht sicher ob du bei diesen Boards auf 
Drittsoftware angewiesen bist. Bei Lattice funktioniert es auf jeden 
fall aus der IDE heraus.

Viele Grüße,
  Thomas

von Michael (Gast)


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Das Pcb Design bei Fpgas ist leider nicht sonderlich einfach. Von jedem 
Herstellet gibt es Sog Design Guidelines die ein Referenzdesign bieten. 
Decoupling ist essentiell (100+ 10nF). Steht aber alles da. Fpgas haben 
Prinzipbedingt sehr steile Schaltflanken und damit sowohl einen immensen 
Stromverbrauch (kurzfristig ) und starke Emv Probleme. Daher kommt man 
um 4 Lagen selten herum. Sobald Bga im Spiel ist sowieso.mini Fogas kann 
man probieren. Murks ist es allemal. Einige Sachen zu Googeln: 
decoupling Fpga, Groundbounce

von Andreas M. (moki)


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Wenn du mit einem schon fertigen Board (das null Schnickschnack dabei 
hat) leben kannst, wäre vielleicht das hier was für dich:

http://www.elektor.de/products/kits-modules/modules/120099-91-taming-the-beast.2316953.lynkx

von Helmut S. (helmuts)


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Ähnliches wie von meinem Vorredner gibt es auch bei Trenz. Da hast du 
alle Pins auf Pfostensteckern.

http://shop.trenz-electronic.de/catalog/default.php?cPath=1_48_136

Wahrscheinlich gibt es noch weitere Hersteller ähnlicher FPGA Module.

von Reinhard Kern (Gast)


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Hallo,

mit Gull Wing Anschlüssen (TQFPxxx) kann das notfalls noch gehen, aber 
BGA-ICs können mit 2seitigen Bastlerplatinen nicht sinnvoll betrieben 
werden, dafür ist ein Multilayer zwingend notwendig. Eine 
Experimentierplatine, die selbst schon fehlerhaft arbeitet, würde dich 
nur in den Wahnsinn treiben.

Gruss Reinhard

von Dimi S. (Gast)


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Hallo David,

meine erste FPGA/CPLD-Projekte habe ich mit selbstgebastelten Boards 
angefangen. Es waren die Boards mit Xilinx CPLD's XC9572/XC95144XL und 
Spartan 2/3 FPGA's (XC2S100/XC3S400 im TQ144 Gehäuse). Alle Boards waren 
EINLAGIG und haben ohne Probleme funktioniert. Zwei davon habe ich immer 
noch. Es mag sein dass die Boards bei >100MHz schlecht oder gar nicht 
funktionieren, aber meine Designs (20-50MHz) laufen ohne Probleme. Ja, 
ich weiss, die sogenannte "Profis" werden jetzt schreiben dass es eine 
Glückssache ist u.s.w. Ist es aber nicht so. Ich hatte keine 
Schwierigkeiten meine Designs zum laufen zu bekommen. Im professionellem 
Bereich ist sowas natürlich nicht akzeptabel, aber für Hobbyprojekte 
reicht vollkommen. Das habe ich für mich in der PRAXIS mehrmals 
bestätigt. Kann auch mehrere Links zu funktionierenden 
selbstbau-2-Lagigen FPGA-Boards hier posten.
Einfach probieren!

MfG

von Dimi S. (ilovespeccy)


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Was mir gerade einfällt! Alle Boards sind 2-Lagig, einfach mal 
drüberschauen...

http://asgard.altium.com/web/legacy-site/files/Altiumdesigner6/LearningGuides/TR0102%20NanoBoard%20Technical%20Reference%20Manual%20-%20NB1.pdf
http://ultra-embedded.com/fpga_audio
http://de.wikipedia.org/wiki/1chipMSX
http://www.nedopc.com/zxevo/zxevo_eng.php
http://code.google.com/p/speccy2010/
http://zx.pk.ru/showpost.php?p=168878&postcount=1
http://pentagon.nedopc.com/info.htm (zweite, LE-Version)

Letztes Jahr habe ich die Layout mit einem Cyclone 3 (EP3C16Q240) 
geroutet. Die Platine aber noch nicht gemacht weil es noch ein Paar 
Änderungen dazu kommen. Die Platine ist 2-Lagig, mit 
SDRAM/SRAM/Ethernet/PIC24/VGA/VS1053 und vieles mehr... Mal schauen ob 
die läuft ;)

MfG

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