Forum: FPGA, VHDL & Co. Eigenes FPGA Entwicklungsboard


von Leon B. (magischerrauch)


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Hallo,

da mich einige Sachen bei den aktuell vorhandenen Entwicklungsboards 
nerven (keine aktuellen FPGAs, hoher Preis oder wenig/keine 
Spannungsversorgungsanschlüsse für Erweiterungen) möchte ich mir ein 
eigenes Entwicklungsboard erstellen mit einer zugehörigen 
Erweiterungsplatine für die Stromversorgung der Erweiterungen.
Dazu möchte ich Intel FPGAs benutzen. Konkret habe ich mir den 
EP4CE6E22C8N zum Testen rausgesucht, da dieser bei dem Preis auch mal 
kaputt gehen kann. Würde es dann gehen auf die gleiche Platine den 
10CL016YE144C8G FPGA zu löten? Die Pinbelegung sieht jedenfalls 
identisch aus.
Ich würde euch dann mal bitten mal über meine Schaltung drüber zu 
gucken. Gerade ob das so mit Active Serial Programmierung funktionieren 
würde und ob man generell noch etwas beachten sollte.


Vielen Dank im Voraus
Leon

von Tobias B. (Firma: www.elpra.de) (ttobsen) Benutzerseite


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Bist du dir sicher, dass du aus diesem Grund ein Board selbst machen 
moechtest? Bei der Menge an FPGA Boards auf dem Markt, kann ich mir 
nicht vorstellen, dass nicht das passende dabei ist. Zumal die Cyclone 4 
alles andere als aktuell sind.

Der einzigste Grund der mir einfaellt ein FPGA Board selbst zu machen, 
ist die Produktionskosten bei entsprechend Stueckzahlen zu druecken.

Just my 2 Cents, meine pessimistische Einstellung koennte aber auch 
daran liegen, dass ich kein Layouter bin und die entsprechende Platine 
in 100 Jahre nicht vernuenftig vin Hand bestueckt bekomme. ;-)

von Leon B. (magischerrauch)


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Tobias B. schrieb:
> Bist du dir sicher, dass du aus diesem Grund ein Board selbst machen
> moechtest? Bei der Menge an FPGA Boards auf dem Markt, kann ich mir
> nicht vorstellen, dass nicht das passende dabei ist. Zumal die Cyclone 4
> alles andere als aktuell sind.

Das ist wohl wahr, aber gerade bei dem Cyclone 10 sieht es mau aus. 
Außerdem werden die Boards oft voll mit Bauteilen gepackt, die ich gar 
nicht benötige (offizielles Cyclone 10 Entwicklungsboard), wodurch man 
sie schlecht in eigene Projekte einbauen kann.

von Frank K. (fchk)


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Du hast nicht gut genug gesucht:

https://shop.trenz-electronic.de/de/TEI0003-02-CYC1000-mit-Cyclone-10-FPGA-8-MByte-SDRAM?c=479

Für den Preis kannst Du es nicht selber machen.

fchk

von Leon B. (magischerrauch)



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Ja das Board sieht gut aus, aber hier werden wieder die meisten I/Os 
durch On-Board Bauteile belegt. Ich suche ehr nach so einem Board mit 
Cyclone 10: 
https://www.ebay.de/itm/Die-Beste-EP4CE6E22C8N-ALTERA-Entwicklungsbrett-Tragerplatte-CYCLONE-IV-EP4CE/253001373732?hash=item3ae80e9824:g:WNQAAOSwAO9ZSMS7

: Bearbeitet durch User
von Leon B. (magischerrauch)



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Ah ja und dieses Board ist mir zu überdimensioniert. Ich möchte das 
Board nutzen um es in meine Projekte einzubauen und da sollte es 
möglichst klein sein

von Dumdi D. (dumdidum)


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Eigene Projekte oder Produkte? Bei welchem Takt soll es laufen? Das 
explizite Platinendesign ist für höhere Frequenzen wichtig.

von Leon B. (magischerrauch)


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Es geht um eigene Projekte, vor allem mit Motoren, Sensoren und 
vielleicht auch Kamera, die ich mit dem Board realisieren würde. Der 
FPGA soll mit 50MHz laufen, aber die Bauteile brauchen höchstens 400KHz.

von Frank K. (fchk)


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Leon B. schrieb:
> Es geht um eigene Projekte, vor allem mit Motoren, Sensoren und
> vielleicht auch Kamera, die ich mit dem Board realisieren würde. Der
> FPGA soll mit 50MHz laufen, aber die Bauteile brauchen höchstens 400KHz.

Kamera und 400kHz? Glaub ich nicht. Selbst eine einfach VGA 
CMOS-Parallel-Kamera hat 24MHz Pixeltakt. Ohne vernünftiges 
Leiterplattenlayout gibt das Bruch. Und nein, der I2C am Kamerachip 
setzt nur die internen Register.

Nimm Dir doch das Trenz-Board als Vorlage, lass das RAM, Sensor und den 
Programmieradapter weg (bzw lagere ihn aus) und pinsel den Rest ab. 
Damit hast Du dann schon eine gute Grundlage.

Wichtig ist:
1. eine durchgehende Groundplane -> minimal 4 Lagen.
2. eine reichlich dimensionierte Stromversorgung. Auf Vaux (2.5V) wirst 
Du mit 300mA hinkommen, aber VINT kann von einer auf die andere 
Mikrosekunde massiv Strom ziehen -> 1A besser 2A Schaltregler. Für 3.3V 
dann das gleiche nochmal. Linearregler sind zu ineffizient.
3. Nimm die Herstellervorgaben für Anzahl, Art und Position der 
Abblockkondensatoren ernst. Wenn Da 0402 steht, dann nimmst Du auch 
0402.

Der Rest ist Fleißarbeit.

fchk

von Tobias B. (Firma: www.elpra.de) (ttobsen) Benutzerseite


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Leon B. schrieb:
> Ah ja und dieses Board ist mir zu überdimensioniert. Ich möchte das
> Board nutzen um es in meine Projekte einzubauen und da sollte es
> möglichst klein sein

Aber selbst ein einzelnes ueberdimensioniertes Board zu kaufen, ist um 
Welten billiger als ein Abgespecktes selbst zu machen. Als Faustregel 
nimm ich immer: ab 100 Stueck pro Jahr kann es sich lohnen, ansonsten 
denke ich schon gar nicht ueber ein neuentwickeltes Board nach (sofern 
keine technischen Gruende dagegen sprechen).

Ich wuerde einfach mal die Rechnung auf machen und zumindest mal 
ueberschlagen was die Eigenproduktion kostet, damit du mal ein Gefuehl 
bekommst. Und gerade wenn noch Highspeed I/Os ein Thema sind, rechne mal 
besser nicht damit, dass dir ein Cut reicht. ;-)

von Holger (Gast)


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Tobias B. schrieb:
> Bist du dir sicher, dass du aus diesem Grund ein Board selbst
> machen
> moechtest? Bei der Menge an FPGA Boards auf dem Markt, kann ich mir
> nicht vorstellen, dass nicht das passende dabei ist. Zumal die Cyclone 4
> alles andere als aktuell sind.
>
> Der einzigste Grund der mir einfaellt ein FPGA Board selbst zu machen,
> ist die Produktionskosten bei entsprechend Stueckzahlen zu druecken.
>
> Just my 2 Cents, meine pessimistische Einstellung koennte aber auch
> daran liegen, dass ich kein Layouter bin und die entsprechende Platine
> in 100 Jahre nicht vernuenftig vin Hand bestueckt bekomme. ;-)


Damit würde ich mich einarbeiten.
Und damit externe Karten wie ADC bauen.
Wie das hier ab 4:00 gezeigt ist

https://www.youtube.com/watch?v=gl4CuzOH6I4

von Leon B. (magischerrauch)


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Frank K. schrieb:
> Kamera und 400kHz? Glaub ich nicht. Selbst eine einfach VGA
> CMOS-Parallel-Kamera hat 24MHz Pixeltakt. Ohne vernünftiges
> Leiterplattenlayout gibt das Bruch. Und nein, der I2C am Kamerachip
> setzt nur die internen Register.

Ok vielleicht auch besser keine Kamera, habe mich damit noch nicht 
beschäftigt und habe gedacht, dass das so die anspruchsvollste Aufgabe 
sein könnte. Ich habe an 2 Layer und 1A Linearregler (wie bei dem oben 
von mir genanntem Board) gedacht. Wenn ich mir das so für 5$ Kaufe und 
erstmal selbst zusammenlöte, geht das ja auf jeden Fall vom Preis her. 
Was könnte man mit dieser Dimensionierung denn nicht mehr mit dem Board 
anstellen?

von Purzel H. (hacky)


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Der jeweils angegebene Stromverbrauch zu einem Chip ist pure Phantasie. 
Naja. Oder fast. Im Kleingedrucken ist jeweils ersichtlich, dass nur 10% 
der Gatter auf's Mal schalten. Bedeutet, der tatsaechliche 
Stromverbrauch kann auch 10mal so hoch sein.

oops. Entweder man hat diese Reserve, oder es laeuft nicht, oder nicht 
zuverlaessig.

von Leon B. (magischerrauch)


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Also ich könnte auch mit dem BL8076CB5TR leben. Der kostet nicht mehr 
als nen AMS1117, ist auch per Hand zu löten und kann peak 3A (2A 
continuous)

: Bearbeitet durch User
von Bego (Gast)


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@TE:

Schau mal da:
Beitrag "Suche Mitwirkende für Universal-FPGA board"


Name H. schrieb:
> dass nur 10%
> der Gatter auf's Mal schalten. Bedeutet, der tatsaechliche
> Stromverbrauch kann auch 10mal so hoch sein.

?????

von Leon B. (magischerrauch)


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Tobias B. schrieb:
> Aber selbst ein einzelnes ueberdimensioniertes Board zu kaufen, ist um
> Welten billiger als ein Abgespecktes selbst zu machen. Als Faustregel
> nimm ich immer: ab 100 Stueck pro Jahr kann es sich lohnen, ansonsten
> denke ich schon gar nicht ueber ein neuentwickeltes Board nach (sofern
> keine technischen Gruende dagegen sprechen).

Also mein Board mit 10CL016YE144C8G würde 20€ mit Bauteilen und 
Leiterplatte kosten, wenn man die Kosten für die 10 Leiterplatten 
aufteilt.

von Frank K. (fchk)


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Leon B. schrieb:
> Frank K. schrieb:
>> Kamera und 400kHz? Glaub ich nicht. Selbst eine einfach VGA
>> CMOS-Parallel-Kamera hat 24MHz Pixeltakt. Ohne vernünftiges
>> Leiterplattenlayout gibt das Bruch. Und nein, der I2C am Kamerachip
>> setzt nur die internen Register.
>
> Ok vielleicht auch besser keine Kamera, habe mich damit noch nicht
> beschäftigt und habe gedacht, dass das so die anspruchsvollste Aufgabe
> sein könnte. Ich habe an 2 Layer und 1A Linearregler (wie bei dem oben
> von mir genanntem Board) gedacht. Wenn ich mir das so für 5$ Kaufe und
> erstmal selbst zusammenlöte, geht das ja auf jeden Fall vom Preis her.
> Was könnte man mit dieser Dimensionierung denn nicht mehr mit dem Board
> anstellen?

Dieses Posting zeigt Deine mangelnde Erfahrung im Bereich HF. Du willst 
eine solide Groundplane haben, damit die Rückströme möglichst gut den 
Signalströmen folgen können. Bill Herd hast das hier ganz gut erklärt:

https://www.youtube.com/watch?v=STCGzanAyR0

Und Du willst das auch deswegen haben, weil Dein FPGA ziemlich schnelle 
Ausgänge hat, die jede Menge Harmonische haben.

Aus dem gleichen Grund willst Du eine gute Stromversorgung haben, und 
das beginnt bei großflächigen VCC-Planes.

Wenn der Preisunterschied 2 Layer - 4 Layer für Dich ein Problem ist, 
dann bin ich fast geneigt zu sagen "lass es bleiben". Sorry, an der 
Stelle erntest Du nur noch Unverständnis.

Gutes Video zu dem Thema:
https://www.youtube.com/watch?v=crs_QLuUTyQ

Schaltregler:
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tlv62569.pdf
Davon zwei Stück, Aufbau nach Datenblatt, solltest Du hinbekommen.

Wenn Dir das alles zu viel ist, fang erstmal mit dem hier an:

https://www.digikey.de/product-detail/de/lattice-semiconductor-corporation/LCMXO256C-3TN100I/220-1050-ND/2641851

Der hat für Dich mehrere Vorteile:
1. Er ist langsamer, d.h. die Anforderungen ans Layout ist nicht so 
hoch. Hier kannst Du mit zwei Lagen dabei sein. (auch wenn das nicht zur 
Nachahmung empfohlen wird). Und ja, es kann für Dich durchaus von 
Vorteil sein, wenn Du Teile nimmst, die langsam sind. Vorallem, wenn Du 
selber von Deinem Verstand und Deiner Erfahrung (noch) nicht hinterher 
kommst.
2. Er hat internes Konfigurationsflash, d.h. darum brauchst Du Dich auch 
nicht zu kümmern. Du kannst per JTAG die Konfiguration entweder ins 
Flash laden, oder ins RAM, wenn DU etwas dynamisch umkonfigurieren 
willst.
3. Er braucht nur 3.3V, d.h. das ist auch schon wieder Aufwand weniger.
4. Das FPGA kostet nur 2.61€. Das kann dann direkt in Deine Projekte mit 
rein.

Damit kannst Du dann erstmal rumspielen.

fchk

: Bearbeitet durch User
von 2^5 (Gast)


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von Tobias B. (Firma: www.elpra.de) (ttobsen) Benutzerseite


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Leon B. schrieb:
> Tobias B. schrieb:
>> Aber selbst ein einzelnes ueberdimensioniertes Board zu kaufen, ist um
>> Welten billiger als ein Abgespecktes selbst zu machen. Als Faustregel
>> nimm ich immer: ab 100 Stueck pro Jahr kann es sich lohnen, ansonsten
>> denke ich schon gar nicht ueber ein neuentwickeltes Board nach (sofern
>> keine technischen Gruende dagegen sprechen).
>
> Also mein Board mit 10CL016YE144C8G würde 20€ mit Bauteilen und
> Leiterplatte kosten, wenn man die Kosten für die 10 Leiterplatten
> aufteilt.

Ok, fuer 200€ bekommst du schon richtig tolle Evalboards. Vor allem wenn 
man die Arbeitszeit mit reinrechnet die man fuer Schaltplan / Layout und 
Handbestueckung aufwenden muss, faellt es mir einfach schwer vernuenftig 
Argumente zu finden. Und bei entsprechenden Vorkenntnissen sollte man 
auch wirklich mit mehr als einer Board Revision rechnen.

Ich wuerde das Geld daher erstmal in eine Schulung investieren. PLC2 
bietet welche an, ich hab aber keine Erfahrung ob die im Bereich PCB 
Design taugen.

von Leon B. (magischerrauch)


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Also mir ist schon klar, dass ein 4 Layer Board auf jeden Fall Sinn 
macht, aber da das Cyclone 4 Board auch nur 2 Layer hat, dachte ich das 
würde auch reichen.

Bislang habe ich ausschließlich mit Intel/Altera gearbeitet, weshalb ich 
gerne dabei bleiben würde.

Für 200€ würde ich dann 10 Boards und nicht ein gutes haben und ich 
könnte auch für 35€ pro Board (mit Leiterplatte und Bauteilen) diese in 
China bestücken lassen.

Außerdem ist mein Hauptgrund immer noch, dass ich kein Cyclone 10 Board 
gefunden habe mit vielen Anschlussmöglichkeiten und ohne diverse andere 
Bauteile auf dem Board.

Den Aufwand bei dem minimal bestücktem Board würde ich jetzt auch nicht 
zu hoch schätzen. Ehr bei Fehlern vom Selbstlöten, aber ich könnte auch 
von einer korrekten Funktion ausgehen und diese direkt bestücken lassen

: Bearbeitet durch User
von Frank K. (fchk)


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Leon B. schrieb:
> Also mir ist schon klar, dass ein 4 Layer Board auf jeden Fall Sinn
> macht, aber da das Cyclone 4 Board auch nur 2 Layer hat, dachte ich das
> würde auch reichen.

Du darfst nicht davon ausgehen, dass hinter jedem chinesischen Produkt 
ein erfahrener Ing. mit 5 Jahren Studium und 20 Jahren Berufserfahrung 
steht. Solange es Leute wie dich gibt, die nicht den fachlichen 
Background haben, um gute und schlechte Produkte zu unterscheiden, so 
lange wird es auch viel Mist zu kaufen geben.

> Bislang habe ich ausschließlich mit Intel/Altera gearbeitet, weshalb ich
> gerne dabei bleiben würde.

... weil Du Angst vor einer leicht anderen IDE hast, und nur 
prozedurales Wissen (ich muss auf den blauen Knopf drücken) und kein 
Methodenwissen angeeignet hast?

Na ja, Du hast Deine Chance gehabt.

fchk

von Martin S. (strubi)


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Leon B. schrieb:
> Also mir ist schon klar, dass ein 4 Layer Board auf jeden Fall Sinn
> macht, aber da das Cyclone 4 Board auch nur 2 Layer hat, dachte ich das
> würde auch reichen.
>

Das kann für ein einfaches Breakout-Board schon gehen, wenn Du den 
Wellencharakter schneller Signale immer im Hinterkopf behältst. Einfach 
keine Schlitzantennen bauen :-)

>
> Für 200€ würde ich dann 10 Boards und nicht ein gutes haben und ich
> könnte auch für 35€ pro Board (mit Leiterplatte und Bauteilen) diese in
> China bestücken lassen.

Das würde ich allerdings unter Vorbehalt sehen. Bisher bin ich mit "made 
in China" in der Art übel auf die Nase gefallen, und mein Board war 
nicht sonderlich komplex. Bei den Stützkondensatoren merkt man's, wenn 
jedes zweite Board nicht anständig tut, weil Futter mit beliebigen ESR 
verwendet wurde, nervt's dann. Aber probier's aus, SeeedStudio kriegt's 
sicher hin, sind aber nicht so billig wie Du erwartest.

>
> Außerdem ist mein Hauptgrund immer noch, dass ich kein Cyclone 10 Board
> gefunden habe mit vielen Anschlussmöglichkeiten und ohne diverse andere
> Bauteile auf dem Board.
>

Naja...ich sag: Einfach machen, lernen kann man dabei immer was, muss 
nicht alles rentieren.

von Leon B. (magischerrauch)


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Zu dem Lattice: Ich benötige schon mindestens 10k LEs und 50MHz für 
meine Vorhaben.
Zu dem China Board: Der Hersteller verkauft auch fertig bestückte 
Entwicklungsboards, die eigentlich immer funktioniert haben und die 
wichtigen Bauteile stelle ich bereit.

Beitrag #5784716 wurde vom Autor gelöscht.
von Leon B. (magischerrauch)


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Also ich meine wenn man die 50$ für 10 4 Layer Leiterplatten mit den 
Kosten für die FPGAs etc. vergleicht, kann ich auch ein 4 Layer Board 
erstellen. Dazu dann die Spannungsversorgung im Anhang.

Hab ich dann noch etwas übersehen, für ein gutes Entwicklungsboard? 
Würde einfach die Kondensatoren unter das FPGA packen, 
Spannungsversorgung auch auf Bottom und auf Top die ganzen IO's mit 
Stiftleisten verbinden.

von Leon B. (magischerrauch)


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Martin S. schrieb:
> Das würde ich allerdings unter Vorbehalt sehen. Bisher bin ich mit "made
> in China" in der Art übel auf die Nase gefallen, und mein Board war
> nicht sonderlich komplex. Bei den Stützkondensatoren merkt man's, wenn
> jedes zweite Board nicht anständig tut, weil Futter mit beliebigen ESR
> verwendet wurde, nervt's dann. Aber probier's aus, SeeedStudio kriegt's
> sicher hin, sind aber nicht so billig wie Du erwartest.

Also bei den Leiterplatten ist SeeedStudio ja nicht teurer als PCBWay, 
wo ich immer bestelle. Bei Assembly müsste man mal gucken.

von Max M. (maxmicr)


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PCBWay kann aber glaub ich bis zu 3mil Leiterbahnen.

von Leon B. (magischerrauch)


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Richtig, nehme aber natürlich immer die 6mil

von Insider (Gast)


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Der Vorteil beim MAX1000 und CYC1000 ist, dass ein ausgereifter und 
performanter Programmer/Debugger schon mit drauf ist. Praktisch umsonst 
von Arrow Electronics.
Ich bewundere und schätze deinen Eifer, das Board selber zu machen genau 
nach deinen Wünschen. So lernt man am meisten...dauert aber halt auch.

PS: Von Trenz kommt ein C10LP RefKit mit vielen Schnittstellen. Und ein 
MAX1000 mit schnellen ADCs ist kurz vor dem Release.

Viel Spass.

von Droiden emulator (Gast)


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Leon B. schrieb:
> Ja das Board sieht gut aus, aber hier werden wieder die meisten I/Os
> durch On-Board Bauteile belegt. Ich suche ehr nach so einem Board mit
> Cyclone 10:

Wirklich? , das hat zwar mehr frei pins, aber was willst du an diese 
flanschen?
Oft braucht man einen externen RAM-Speicher der beim Cyc1000 mit drauf 
ist, etliche Pins frisst und mit so einer Steckerlösung wie gezeigt kaum 
realisierbar ist.

Falls die dir freien Pins eines CYC1000 nicht genügen, kann man auch 
mehrerer davon nehmen oder auf die bekannten Port expanderlösungen 
zurückgreifen. Also für das/die Cyc1000 eine Trägerplatine designen, vom 
Cyc1000-board runterlöten was man wirklich nicht braucht und an die 
Trägerplatine fädeln. Oder neben dem CYC1000 ein billigeres Max1000 mit 
auf die Trägerplatine. Oder irgendein anderes CPLD als Port-Expander.

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