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Forum: FPGA, VHDL & Co. Gnarly Grey low cost 5.3KLuts UltraPlus


Autor: chris (Gast)
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Dieser Thread geht über das super günstige 5.3K LUT board von Gnarly 
Grey:

http://gnarlygrey.atspace.cc/development-platform.html

Autor: chris (Gast)
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Andi schrieb:
>Ich habe inzwischen 3 davon, man kann also schon was anfangen damit.
>ABER das Layout und die Qualität des Platinchens ist schrecklich. Du
>musst ein paar Stützkondensatoren selber dazubasteln, vor allem den
>fehlenden an der PLL Versorgungsspannung, sonst ist die PLL mehr ein
>Zufallsgenerator.
>Ausserdem ist kein Programmieradapter drauf, man kann ein FT2232
>Breakoutboard verwenden, oder einen RasPi, auf dem man aber nicht
>entwickeln kann, da die IceCube Software nicht auf ARM läuft.
>Hier schildern andere ihre Erfahrungen:
>https://www.element14.com/community/groups/fpga-gr...

>Die IDE (IceCube 2) für die ICE40 FPGAs ist viel einfacher gehalten als
>Diamond oder Quartus, was ich aber eigentlich mag. Man braucht halt
>einen externen Editor um eingermassen komfortabel arbeiten zu können.

>Die UltraPlus FPGAs sind nach meiner Erfahrung etwa 3 mal langsamer als
>MachXO2 oder Cyclone, sind ja auch auf minimalen Stromverbrauch
>getrimmt.
>IceCube2 gibt zum Timing falsche, viel zu optimistische Ergebnisse. Oder
>vielleicht sind die FPGAs auf dem Board irgendwelche Vorserien Chips,
>die zu langsam laufen. Denn eigentlich sind die Chips noch gar nicht
>erhältlich, und der Preis eines Chips ist etwa gleich hoch wie das ganze
>UPDuino Board.

>Trotz all den Problemen spiele ich seit 3 Wochen fast täglich damit
>herum, die 5k LUTs, das 128kByte grosse Ram und die 8 DSP Blöcke dieses
>QFN48 FPGAs zu dem Preis sind einfach zu verlockend.

Ich habe mal eines bestellt. Was seltsam war: ich konnte mit dem 
Bestellknopf nur eines bestellen.
Und was mich wundert: Die Firma scheint weit weg ... Osterinseln oder 
so. Ich frage mich, wie das ohne Bestellkosten gehen soll.

Autor: abc (Gast)
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chris schrieb:
> Und was mich wundert: Die Firma scheint weit weg ... Osterinseln oder
> so. Ich frage mich, wie das ohne Bestellkosten gehen soll.

Vielleicht so wie bei den Chinesen auch:
. Ab Landung tragen wir die Kosten dank Weltpostabkommen
. Dort wird der Versand quer verrechnet (aka staatlich subventioniert, 
damit das dort produziert wird und nicht hier)
. Verpackt wird es von jemandem, dem die Bedeutung des Wortes "Geld" nie 
beigebracht wurde: Dh, entweder vom Osterhasen oder von Gizmo.

PS: Die Osterinseln sind auch nur der Sitz. Gizmo verpackt das 
vermutlich anderswo.

Autor: Fragender (Gast)
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Zwei Fragen dazu:

1) Wie soll das mit dem 2x HDMI gehen- Ich sehe da weder Stecker noch 
sonst was?

2) Was soll man in 5.3k LUTs einbauen? Für etwas mehr GEld bekommt man 
ein gebrauchtes Komplett-KIT für Cyclone III mit allen 
Interface-Bautsteinen.

Autor: Magneto (Gast)
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Fragender schrieb:
> 1) Wie soll das mit dem 2x HDMI gehen- Ich sehe da weder Stecker noch
> sonst was?

Das Board unten hat wohl eher nix mit dem Block Diagramm weiter oben zu 
tun...

Autor: Andi (Gast)
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Ja der ganze Bestellvorgang und die Infos auf der Website wirken sehr 
unprofessionell. Man bezahlt einfach auf ein PayPal Privatkonto, ohne 
irgendeine Bestätigung.
Aber das Risiko ist bei 7.99$ ja überschaubar.
Ein paar Tage später hatte ich dann allerdings einen Briefumschlag aus 
Amerika (Texas) im Briefkasten.
Nachdem ich das Board zum laufen gebracht hatte habe ich noch eines 
bestellt, und wieder kam es prompt. Beim Dritten erhielt ich sogar eine 
Bestätigung von PayPal beim Bestellen.

Der Inhaber von Gnarly Grey antwortet auch auf Emails, und hat gute 
Beziehungen zu Lattice, da er lange dort arbeitete. Woher er die Chips 
so günstig bekommt wollte er mir allerdings nicht verraten - na ja ein 
Versuch war's wert ;)

Neben dem offiziellen Breakoutboard von Lattice ist der/das UPduino im 
Moment die einzige Möglichkeit an die QFN48 Variante des ICE40 UltraPlus 
ranzukommen. Distributoren geben Lieferdaten von Ende Jahr bis Sommer 
2018 an.

Andi

Autor: Andi (Gast)
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Ich habe mal noch ein Bild der Rückseite angehängt. Da sieht man 1.2V 
Regler und Flash: 32 MBit, SPI und SDI Zugriff möglich, kein SQI, da nur 
4 Leitungen angeschlossen.
Quartzoszillator ist keiner drauf, der interne 48 MHz Oszillator des 
FPGA ist aber erstaunlich genau und stabil.

Auf dem 2.ten Bild hab ich in grün eingezeichnet wo man sehr einfach 
einen 1uF Kondensator einlöten kann um die PLL funktionsfähig zu machen.

HDMI ist mit diesem FPGA wohl aussichtslos sogar bei Verwendung der DDR 
Ausgänge. Aber 640x400 VGA oder FBAS Video ist wohl möglich.

Autor: chris (Gast)
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>Neben dem offiziellen Breakoutboard von Lattice ist der/das UPduino im
>Moment die einzige Möglichkeit an die QFN48 Variante des ICE40 UltraPlus
>ranzukommen. Distributoren geben Lieferdaten von Ende Jahr bis Sommer
>2018 an.

Danke für die vielen Infos.

Ob die schwierige Verfügbarkeit daran, dass so viele der FPGAs in 
Handies eingebaut werden ( Ich habe mir sagen lassen in irgend einem der 
I-Phones sind 5 drinn) und der Markt leer ist, oder dass Gnarly Grey ein 
Paket von A-Mustern, die nicht für die Produktion taugen auf einem 
Bastelboard verwertet?

Autor: abc (Gast)
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chris schrieb:
> Ob die schwierige Verfügbarkeit daran, dass so viele der FPGAs in
> Handies eingebaut werden ( Ich habe mir sagen lassen in irgend einem der
> I-Phones sind 5 drinn) und der Markt leer ist, oder dass Gnarly Grey ein
> Paket von A-Mustern, die nicht für die Produktion taugen auf einem
> Bastelboard verwertet?

Letzteres. Vielleicht bewusst als Beta-Tester.

Autor: Andi (Gast)
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In den Handys werden wahrscheinlich die BGA Typen eingebaut. Die sind 
nur 2.1 x 2.5 mm klein mit 30 Bällchen im 0.4 mm Raster.

Erstaunlich ist dass von diesen FPGAs jetzt 1 Million pro Tag verkauft 
werden, als ich das letzte mal schaute waren es noch 1 Million pro Woche 
(vor etwa 2 Jahren). Aber das ist natürlich nicht alles der neue 
UltraPlus, sondern auch die älteren Typen.
Ich denke der Plus ist einfach noch zu neu, und deshalb schwer 
lieferbar. Dass er überhaupt im QFN Gehäuse für industrielle Anwendungen 
angeboten wird zeigt, dass Lattice nicht nur auf diesen Handymarkt 
setzt.
Ist ja auch sinnvoll denn was passiert mit Lattice und diesen FPGAs wenn 
die Handyhersteller mal keine FPGAs mehr einsetzen oder einen anderen 
Hersteller bevorzugen?

Nur muss sich die Industrie noch an diese Klasse von FPGAs gewöhnen, für 
die meisten FPGA Entwickler gilt immer noch: FPGA = ganz viele Pins, 
ganz viele Logikblöcke, ganz viel Strom und Spannungen, ganz viele 
Euros, je mehr je besser, sonst ist es gar kein richtiger FPGA. (siehe 
Kommentar oben: "Was soll man in 5.3k LUTs einbauen?").

Autor: abc (Gast)
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Andi schrieb:
> Nur muss sich die Industrie noch an diese Klasse von FPGAs gewöhnen, für
> die meisten FPGA Entwickler gilt immer noch: FPGA = ganz viele Pins,
> ganz viele Logikblöcke, ganz viel Strom und Spannungen, ganz viele
> Euros, je mehr je besser, sonst ist es gar kein richtiger FPGA. (siehe
> Kommentar oben: "Was soll man in 5.3k LUTs einbauen?").

Kleine FPGAs, sowohl hinsichtlich package als auch hinsichtlich LUT, 
sind nun wirklich keine Erfindung von Lattice und auch kein 
Alleinstellungsmerkmal. Neu sind allenfalls:
ggf. der integrierte Flash,
der Preis,
das Marktsegment Smartphone.

Autor: chris (Gast)
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>Nur muss sich die Industrie noch an diese Klasse von FPGAs gewöhnen, für
>die meisten FPGA Entwickler gilt immer noch: FPGA = ganz viele Pins,
>ganz viele Logikblöcke, ganz viel Strom und Spannungen, ganz viele
>Euros, je mehr je besser, sonst ist es gar kein richtiger FPGA. (siehe
>Kommentar oben: "Was soll man in 5.3k LUTs einbauen?").

Das mit den Handies hat mich auch gewundert: gerade dort würde man 
erwarten, dass sie Strom sparen wo es nur geht und das sie bei den 
Stückzahlen viel mit "Custom" Chips machen.
Andererseits ist die Chipentwicklung auch dermaßen langwierig, dass sie 
wohl aus Time-To-Market Gründen doch auf allgemeinere Bauteile setzen 
müssen.

Was die 5.3k LUTs anbelangt: Ich denke, dass ist für viele Anwendungen 
völlig ausreichend. Damit kann man sich schon einen kleinen Spezial-DSP 
für bestimmte Aufgaben bauen.

Autor: Klakx (Gast)
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chris schrieb:
> Andererseits ist die Chipentwicklung auch dermaßen langwierig, dass sie
> wohl aus Time-To-Market Gründen doch auf allgemeinere Bauteile setzen
> müssen.

ich könnte mir auch vorstellen, dass der FPGA in einer späteren Phase 
noch durch einen IC ersetzt wird. Anderseits sind für so kleine Chips 
auch die Packagingkosten relativ sehr hoch, wo sogar der Handymarkt zu 
klein sein könnte. Man glaubt gar nicht, welche Konditionen ein 
Volumenabnehmer bei den FPGAs hat.

Autor: chris (Gast)
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>Handymarkt zu klein sein könnte

Welcher Markt könnte größer sein?

Autor: C. A. Rotwang (Gast)
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chris schrieb:
>>Handymarkt zu klein sein könnte
>
> Welcher Markt könnte größer sein?

Vielleicht Automobil? Stückzahlen werden niedriger sein, dass 
Finanzvolumenen deutlich höher. Ansosnten ist Handy wohl schon der 
größte Elektronikmarkt, und bei einer durchschnittlichen 
Geräteeinsatzdauer von 2-3 Jahren wird sich da nicht viel ändern. 
Smartcards/RF-Etiketten könnten da noch mithalten, allerdings ist deren 
Finazvolumen doch deutlich niedriger.

Die kurze Geräteeinsatzdauer könnte auch einen Erklärungsansatz bieten, 
per FPGA kann man Handies schneller und kostengünstiger an neue/lokale 
Mobilfunk/GPS-standards etc anpassen als durch Neuentwicklung eines 
Gerätes.
Also nimmt man das Handy nach 2 Jahren zurück, zerlegt es, programmiert 
die Firmware neu, verbaut die Hauptplatine in ein neues Gerät mit den 
aktuellen Trenndfarben. -> einmal electronic gefertigt -> zweimal 
verkauft.

Strombedarf ist vielleicht auch kein Problem, falls der FPGA nur 
zeitweise zum Einsatz kommt, also während einer aktivenen 
Hi-speedverbindung.

Autor: Mac Gyver (macgyver0815)
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C. A. Rotwang schrieb:
> und kostengünstiger an neue/lokale
> Mobilfunk/GPS-standards etc anpassen als durch Neuentwicklung eines
> Gerätes.

Die Lattice FPGAs haben ganz sicher nix mit Mobilfunkstandards zu tun 
dazu sind die viel zu klein. Alle Funkgeschichten sind entweder im 
Applikations-Prozessor selbst oder in spezialisierten Chips integriert.

Autor: C. A. Rotwang (Gast)
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Mac G. schrieb:
> C. A. Rotwang schrieb:
>> und kostengünstiger an neue/lokale
>> Mobilfunk/GPS-standards etc anpassen als durch Neuentwicklung eines
>> Gerätes.
>
> Die Lattice FPGAs haben ganz sicher nix mit Mobilfunkstandards zu tun
> dazu sind die viel zu klein.

Na dann müssten sie aber so klein sein das bestenfalls eine 
Siebensegmentanzeige reinpasst. Bis auf die netzwerkschicht rauf gibt es 
einige Algorithmen, an denen ein Applikations-Prozessor hart zu knappern 
hat, insbesonders wenn in jedem 100MHz bit-Takt ein ergebniss erwartet 
wird; was aber mit en paar Bitverknüpfungen in einem CPLD schnell 
erledigt wird. Beispielsweise CRC,Verschlüsselungen, bit reverse 
addressing bei der FFT, Codespreizung,..

> Alle Funkgeschichten sind entweder im
> Applikations-Prozessor selbst oder in spezialisierten Chips integriert.

Müssen sie aber nicht, in der Entwicklung werden oft Prototypen 
eingesetzt die auf FPGA's basieren, und das muss nicht immer eine 
Komplett-integration sein die einen Boliden-FPGA benötigt. Beschränkt 
man sich auf die zeitkritischen Operationen genügt ein kleiner mit ein 
zwei/drei tausend Logikelementen. Siehe diesen FPGA-GPS-Empfänger: 
http://www.aholme.co.uk/GPS/Main.htm

Im Eingangspost ist die rede von 5300 Logicelementen, da geht einiges an 
Unterstützungshardware, viele Beschleunigerkarten im PC-Bereich waren im 
wesentlichen DMA-Koprezossern die logische Operationen (AND/XOR) auf 
streaming Kanälen realisieren. Oder CPU-zeit intensives Bitbanging durch 
ein simples schieberegister ersetzen - Das kann auch ein Kleinst-FPGA.

Autor: Ale (Gast)
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Wie bestellt man ? Irnedwie funktioniert nicht, ich kriege so eine 
Meldung von Paypal:

"Dieser Empfänger akzeptiert PayPal-Zahlungen nur über seine Website. Um 
diese Zahlung durchzuführen, besuchen Sie seine Website oder schreiben 
Sie den Empfänger direkt an."

Was ich tue:

ich gehe zu : 
http://gnarlygrey.atspace.cc/development-platform....

Clicke auf dem Link mit dem Titel: "Order now – Only $7.99 w/free 
shipping via Paypal!" (https://www.paypal.me/gnarlygrey/7.99)

Und dann nach dem login, kommt die Fehlermeldung wie oben.

Gibt es irgendwie einen anderen Weg ?

Autor: Mac Gyver (macgyver0815)
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C. A. Rotwang schrieb:
> Mac G. schrieb:
>> C. A. Rotwang schrieb:
>>> und kostengünstiger an neue/lokale
>>> Mobilfunk/GPS-standards etc anpassen als durch Neuentwicklung eines
>>> Gerätes.
>>
>> Die Lattice FPGAs haben ganz sicher nix mit Mobilfunkstandards zu tun
>> dazu sind die viel zu klein.
>
> Na dann müssten sie aber so klein sein das bestenfalls eine
> Siebensegmentanzeige reinpasst. Bis auf die netzwerkschicht rauf gibt es
> einige Algorithmen, an denen ein Applikations-Prozessor hart zu knappern
> hat, insbesonders wenn in jedem 100MHz bit-Takt ein ergebniss erwartet
> wird; was aber mit en paar Bitverknüpfungen in einem CPLD schnell
> erledigt wird. Beispielsweise CRC,Verschlüsselungen, bit reverse
> addressing bei der FFT, Codespreizung,..


Wird aber trotzdem nicht in den Lattice FPGAs gemacht, da der ganze Kram 
wie gesagt immer in größeren Chips integriert wird. Davon wird nichts 
extern gemacht.
Auch Lattice selbst schlägt als Anwendungen eher so "Kleinkram" wie I/O 
Expander, "Sensor-Hub", Video-Formatkonverter, usw. vor. und genau dafür 
werden die genutzt (spart I/Os und Pins am Apps. Prozessor - was viel 
Chip-Fläche sparen kann! Und man muss weniger Leitungen quer über die 
winzige Platine oder über Flex Kabel verlegen...).

Autor: Andi (Gast)
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Die FPGAs sind über I2C oder SPI an den Applikationsprozessor 
angebunden, da kannst du keine 100MHz schnelle Berechnungen auslagern. 
Abgesehen davon können diese FPGAs gar nicht so schnell rechnen, sie 
sind schnarchlangsam verglichen mit anderen FPGAs (so 30..50 MHz ist 
meistens das Maximum bei 16bit breiten Berechnungen).

Ich denke sie werden vor allem als universelles Sensorinterface 
verwendet. Man kann relativ spät in der Entwicklung noch auf den neuen 
Fingerabdrucksensor umstellen, der nun MIPI verwendet statt SPI.
Oder das MEMS Mikrophon mit PDM ist viel günstiger als das früher 
verwendete mit I2S.
Aber auch so triviale Dinge wie RGB Status-LED werden damit angesteuert, 
alle ICE40-Ultra enthalten LED driver mit PWM als Hard-IP Block.

Ein Beispiel was mit 5.3k LUT und 128kByte RAM möglich ist:
RISC-V Prozessor mit BNN (Binäres Neurales Netzwerk) zur Mustererkennung 
in Bildern. 
http://www.latticesemi.com/Products/DesignSoftware...

Autor: chris (Gast)
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>Und man muss weniger Leitungen quer über die
>winzige Platine oder über Flex Kabel verlegen...).

Lustige Idee. Vielleicht sollte ich das mal ins eigen Design mit 
einarbeiten: Immer zwischen jedes Bauteil ein FPGA und das Routing im 
FPGA machen :-)

Autor: Duke Scarring (Gast)
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chris schrieb:
> Immer zwischen jedes Bauteil ein FPGA und das Routing im
> FPGA machen :-)
Ich kenne Firmen, die genau dafür ein FPGA einbauen:
Als Router, falls beim Leiterplattendesign was übersehen wurde oder sich 
die Anforderungen ändern.
Bis zu welchen Stückzahlen sich das rechnet, weiß ich aber nicht...

Duke

Autor: Strubi (Gast)
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Moin,

bevor hier noch weiter herumspekuliert wird: Bei Lattice kann man 
offiziell nachlesen, was die ICE40 in den Huawei-Phones machen. 
Dementsprechend kann man auch nachvollziehen, warum bei uns im Westen 
die Lager so leer sind und die Produktion fast nur über China vonstatten 
geht.
Und ich finde schon, dass die ICE40 ein Alleinstellungsmerkmal haben. 
Weder X noch A(I) haben was vergleichbares.

Autor: Blub (Gast)
Datum:

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> ich gehe zu :
> http://gnarlygrey.atspace.cc/development-platform....
>
> Clicke auf dem Link mit dem Titel: "Order now – Only $7.99 w/free
> shipping via Paypal!" (https://www.paypal.me/gnarlygrey/7.99)

Probier es nochmal. Es hat gerade eben funktioniert.
>
> Und dann nach dem login, kommt die Fehlermeldung wie oben.
>
> Gibt es irgendwie einen anderen Weg ?

Autor: bla (Gast)
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Zum Thema Zuverlässigkeit: mein am 25.10. bestelltes Board ist heute 
angekommen. Getestet hab ich es noch nicht.

Autor: Ale (Gast)
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Ich hab auch eine bestellt am 31 Okt, es ist vorgestern am 8 Okt 
gekommen. Ich hab auch nachbestellt, aber es kam bis jetzt keine 
Nachricht daß es versendet wurde.

Autor: chris (Gast)
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Bei mir sind auch zwei Stück gekommen.

Das Board scheint bei Lattice unter "UPDuino" zu firmieren:

http://www.latticesemi.com/en/Products/Development...

Autor: Erwin (Gast)
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Das Board scheint mir eine Kanone zu sein. Ist das für einen Anfänger 
schwer zu programmieren? Gibt es bereits eine gute Einführung?

Autor: Andi (Gast)
Datum:

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Erwin schrieb:
> Das Board scheint mir eine Kanone zu sein.

Solange du damit nur auf Spatzen schiesst, geb ich dir recht ;)

Erwin schrieb:
> Ist das für einen Anfänger
> schwer zu programmieren? Gibt es bereits eine gute Einführung?

Anfänger in was? Programmieren, Elektronik, FPGAs?
Wenn du Schaltpläne lesen kannst, weisst wie man es mit einem Programmer 
verbindet und ein bisschen löten kannst, ist es genau so schwer zu 
"programmieren" wie jedes andere FPGA Board.

Aber deine Frage klingt verdächtig danach dass du nicht weisst was ein 
FPGA von einem Mikrokontroller unterscheidet, und dann ist es ein 
langer, schwerer Weg.

Andi

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