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Forum: FPGA, VHDL & Co. TinyFPGA BX – FPGA Entwicklungskit für wenig Geld


Autor: Christoph B. (birki2k)
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Das TinyFPGA BX ermöglicht den günstigen Einstieg in die FPGA-Welt. Dabei ist sowohl das Modul selbst wie auch die unterstützte FPGA-Toolchain quelloffen.

FPGA-Entwicklungsboards sind meist groß und teuer, das TinyFPGA BX richtet sich jedoch im Besonderen an die Makerszene und Hobbyisten. So enthält das handliche Modul alle wesentlichen Bestandteile wie etwa Stromversorgung und Taktgenerierung, verzichtet dabei aber auf unnötige Peripherie. In eigene Projekte kann das Board über Stiftleisten und Lötpunkte integriert werden, wodurch auch der Einsatz auf einem Breadboard möglich ist.

Neben der Hardware selbst ist auch der Bootloader quelloffen, zur Entwicklung kann die Open Source FPGA-Toolchain IceStorm verwendet werden. Abgesehen von Hardwarebeschreibungssprachen wie VHDL, Verilog, Migen oder Chisel wird auch die grafische Schaltungseingabe unterstützt. Somit eignet sich das Projekt gut für erste Schritte mit programmierbaren Logikbausteinen. Die Programmierung erfolgt ohne zusätzlich benötigte Hardware über USB.

Die Crowdfunding-Kampagne läuft noch knapp zwei Wochen. Ein Modul kostet 38 $, wobei für den Versand nach Deutschland weitere 6 $ hinzukommen. Ausgeliefert werden sollen die Platinen im Juli dieses Jahres.


: Verschoben durch Admin
Autor: SagtwasManWohlNochSagenDarf (Gast)
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Christoph B. schrieb:
> So enthält das handliche Modul alle wesentlichen Bestandteile wie etwa
> Stromversorgung und Taktgenerierung, verzichtet dabei aber auf unnötige
> Peripherie.

Es gibt keine Peripherie die unnötig ist. Es gibt nur Peripherie die man 
hat oder die man vermissen wird und später nachrüsten muss. Hinzu kommt, 
das dem Board aus Sicht eines AVR-Nutzers wohl  Levelshifter fehlen um 
5V Shields zu nutzen, da der FPGA nur 3V3, 2V5 und 1V8 kann. Dafür kann 
er zwar LVDS, aber ich bezweifle das man mit einen breadboard 
differentielle Signalübertragung im interessanten Bereich von 100 Mbit/s 
störungsfrei hinbekommt.

> PGA-Entwicklungsboards sind meist groß und teuer, das TinyFPGA BX richtet > sich 
jedoch im Besonderen an die Makerszene und Hobbyisten.

Nach meinen Erfahrungen übersteigt Nachrüsten von Peripherie im 
FPGA-Bereich die Fähigkeiten der meisten (selbsternannten Maker) und 
Hobbyisten.
Was es nicht als (Arduino-)Shield gibt können die meisten nicht 
selbstständig mit einem Board verbinden.

> In eigene Projekte kann das Board über Stiftleisten und
> Lötpunkte integriert werden, wodurch auch der Einsatz auf einem
> Breadboard möglich ist.

Wer Lötpunkte hat, braucht kein Breadboard!

> Neben der Hardware selbst ist auch der Bootloader quelloffen, zur
> Entwicklung kann die Open Source FPGA-Toolchain IceStorm verwendet
> werden.

Was macht ein Bootloader auf dem FPGA?!? In den letzten 20 Jahren sind 
alle meine FPGA-Designs ohne Bootloader ausgekommen.

> Die Programmierung erfolgt ohne
> zusätzlich benötigte Hardware über USB.

Das können inzwischen alle FPGA-boards

> Die Crowdfunding-Kampagne läuft noch knapp zwei Wochen. Ein Modul kostet
> 38 $, wobei für den Versand nach Deutschland weitere 6 $ hinzukommen.

Dass ist nicht besser als das hier bereits beworbene Trenz/Avnet-Board.
Beitrag "FPGA IoT Maker Board"  das 
inzwischen im Gegensatz zur CrowdFoundingGedöhns gut lieferbar ist.

Autor: Falk Brunner (falk)
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Man hätte vielleicht auch ein paar technische Daten in die Nachricht 
packen können, u.a. daß das Ding max. 3,3V IO-Spannung hat, welcher FPGA 
mit welchen Logikresourcen verbaut ist etc.

Specifications
Height: 1.4 inches, width: 0.7 inches
Programming interface: USB 2.0 full-speed (12 mbit/sec)
ICE40LP8K FPGA
7,680 four-input look-up-tables
128 KBit block RAM
Phase Locked Loop
41 user IO pins
8 MBit of SPI Flash
Onboard 3.3 V (300 mA) and 1.2 V (150 mA) LDO regulators
Low-Power 16 MHz MEMs Oscillator
1.3 mA power when active
50 ppm stability.


Der Bootloader hat schon seine Berechtigung, denn es hat bekanntlich 
jeder FPGA-Hersteller seine eigene ISP-Verbindung incl. Hard-und 
Software.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Christoph B. schrieb:
> Modul kostet 38 $ ... Versand nach Deutschland weitere 6 $
Und aufpassen: auf diese 44$ (= 36€) kommen dann (weil über der 22€ 
Bagatell- und auch über der 5€ Nichtigkeits-Grenze) noch 19% MwSt und 
damit knapp 7€ dazu. Die Gesamtkosten für das Modul sind also mit ca. 
43€ anzusetzen...
http://www.zoll.de/DE/Privatpersonen/Postsendungen...

Autor: SagtwasManWohlNochSagenDarf (Gast)
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Falk B. schrieb:
> Der Bootloader hat schon seine Berechtigung, denn es hat bekanntlich
> jeder FPGA-Hersteller seine eigene ISP-Verbindung incl. Hard-

Ja ich hätt gern Gewusst, welches das hier ist! Ich wird aus dem 
Schaltplan nicht schlau, das verschwindet irgendwo im gelben Block 
USB_OTG - keine Typbezeichnung, kein Hersteller :-(

https://github.com/tinyfpga/TinyFPGA-BX/blob/maste...

Oder macht dann der CPLD auch USB?

Autor: Carlo (Gast)
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Das 101te Board mit Mini FPGA wo man nix, aber auch gar nix reinbekommt.
Von denen quellen die Angebote doch über.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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SagtwasManWohlNochSagenDarf schrieb:
> Oder macht dann der CPLD auch USB?
Offenbar ist im externen Flash ein SIO-Device, das dann den Bitstrom 
entgegennimmt und im FPGA-Flash speichert. Danach noch einen Warmboot 
mit passenden Einstellungen und dann läuft das eben runtergeladene Image 
an. Mit dem nächsten Druck auf den Reset-Taster geht das Spiel von vorne 
los.
Siehe die umfangreichen Bootmodi dort: 
http://www.latticesemi.com/dynamic/view_document.c...

Ich weiß nicht so recht, mir gefällt ein externer JTAG-Programmer da 
besser. Denn später habe ich diesen USB-Lader ja auch nicht in der 
Zielplattform und muss mir sowieso Gedanken zur richtigen Bootstratigie 
machen...

: Bearbeitet durch Moderator
Autor: SagtWasManWohlNochSagenDarf (Gast)
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Lothar M. schrieb:
> Offenbar ist im externen Flash ein SIO-Device,

Und wie kommt das SIO-Device in den Flash? Also irgendwann brauchts dann 
doch ein externen Programmer, spätestens wenn der "Bootloader" 
zerschossen ist.

> Ich weiß nicht so recht, mir gefällt ein externer JTAG-Programmer da
>besser.

Ebenso, muss ja nicht der einzige Zugang zum FPGA sein, on-Board 
USB-Programmer ist schon ne feine Sache, aber ganz auf eine 
Pfostenleiste etc zu verzichten ist schon gewagt. Zumal manche 
Debugtools wie Chipscope wohl eher nicht mit den USB-Programmern 
zusammenarbeiten.

Carlo (Gast) bemerkte schlau:
> Das 101te Board mit Mini FPGA wo man nix, aber auch gar nix reinbekommt.

Ganz so hart würd ich das nichst sagen, aber das ist schon nah an 
"Kaputt gespart". Im Netzt geistert ja noch ein Aufbau mit einem 
"Project Board" als Träger für das Mini-FPGA-Duingens als 
Retro-Maschine, das geht aber nur wenn man sich eben dieses 
"Project-Board" bastelt auf dem sich die angeblich unnötige Peripherie 
wieder findet: https://cdn.hackaday.io/images/6162851515347204608.JPG

Autor: Andy (Gast)
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SagtWasManWohlNochSagenDarfAberNichtSoRechtWeissWovonErSpricht schrieb 
im Beitrag #5383354:
> Ebenso, muss ja nicht der einzige Zugang zum FPGA sein, on-Board
> USB-Programmer ist schon ne feine Sache, aber ganz auf eine
> Pfostenleiste etc zu verzichten ist schon gewagt. Zumal manche
> Debugtools wie Chipscope wohl eher nicht mit den USB-Programmern
> zusammenarbeiten.

Es handelt sich um ein Lattice ICE40 FPGA, da gibt es weder JTAG noch 
Chipscope.
Der USB Bootloader wird von TinyFPGA ins Flash geschrieben und ist 
Write-protected. Zerschiessen kann man ihn höchstens wenn man per SPI 
WriteProtect aufhebt und einen ChipErase ausführt. In diesem Fall gibt 
es auf der Unterseite Pads für die Neuprogrammierung des Bootloaders, 
das geht über SPI, sollte also mit einem RasPi oder 3V-Arduino möglich 
sein.
Solange man das eigens entwickelte Programmiertool nutzt, ist da aber 
keine grosse Gefahr.

Das spezielle an diesem Board ist eben genau, dass kein FTDI Chip nötig 
ist, sondern der FPGA ein USB-to-Serial Gerät emuliert und sich selber 
(via Flash) programmieren kann. Da der üblicherweise für FPGAs 
verwendete FT2232H ziemlich teuer ist, ist das schon eine erhebliche 
Kostenersparnis, die sich im Preis meiner Meinung nach allerdings 
überhaupt nicht widerspiegelt.
38 $ ist zu teuer für dieses Board, wenn man es mit Konkurrenten wie 
MAX1000 oder UPDuino 2 vergleicht. Allerdings ist das auch kein vom FPGA 
Hersteller gesponsertes Produkt.

Für manche mag es ein grosser Vorteil sein, dass man das FPGA über die 
OpenSource Toolchain Yosys/Arachne/Icestorm beschreiben und 
programmieren kann. Auch Icestudio unterstützt dieses TinyFPGA, damit 
soll man auf einer GUI Oberfläche FPGA Blöcke zusammensetzen können, 
anstatt Verilog zu schreiben.
https://github.com/FPGAwars/icestudio

Andy

Autor: SagtWasManWohlNochSagenDarf (Gast)
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Andy schrieb:

> Es handelt sich um ein Lattice ICE40 FPGA, da gibt es weder JTAG noch
> Chipscope.

Ja, das gibt es aber bei Altera (als Signaltap) und Xilinx worauf die 
Frage folgt, ob Xilinx oder Altera nicht die bessere Wahl für Einstieger 
wäre als Lattice.
JTAG ist Industriestandard mit dem man spätestens wenn man eine 
Ingenieurskarriere anstrebt gearbeitet haben sollte und 
Chipscope/Signaltap erleichtern als "eingebaute Logiganalyzer" das 
Debugging ungemein. Und gerade Hobbyisten verbringen viel Zeit beim 
Debugging (oder geben gleich auf wenn es nicht "out of the git-box"
funktioniert.

> Der USB Bootloader wird von TinyFPGA ins Flash geschrieben und ist
> Write-protected. Zerschiessen kann man ihn höchstens wenn man per SPI
> WriteProtect aufhebt und einen ChipErase ausführt. In diesem Fall gibt
> es auf der Unterseite Pads für die Neuprogrammierung des Bootloaders,
> das geht über SPI, sollte also mit einem RasPi oder 3V-Arduino möglich
> sein.

Pads sind für die meisten 'Maker' eine weniger Praktikable Option als 
Durchkontaktierungen in die man ggf. eine Pfostenleiste oder Patchwires 
steckt. Nicht jeder Maker kann haltbare Lackdraht an Pads löten

> Das spezielle an diesem Board ist eben genau, dass kein FTDI Chip nötig
> ist, sondern der FPGA ein USB-to-Serial Gerät emuliert und sich selber
> (via Flash) programmieren kann.

Eben das ist der spezielle Nachteil dieses Boards, das man einige 
"Anstrengungen" verrichten muss wenn man es "Neben" der Programmierung 
an USB verwenden will. Genau deshalb
bringen viele FPGA-Boards einen externe USB2FPGA-bridge mit. Es ist m.W. 
weder trivial noch ressourcenschonend USB im FPGA selbst zu realisieren.

> Da der üblicherweise für FPGAs
> verwendete FT2232H ziemlich teuer ist, ist das schon eine erhebliche
> Kostenersparnis, die sich im Preis meiner Meinung nach allerdings
> überhaupt nicht widerspiegelt.
Offensichtlich fehlerhafte Argumentation. Wenn man im Satz 2 einräumt,
das keine Kostenersparnis erkennbar ist, das stimmt wahrscheinlich die 
im
vorhergehenden Satz 1 gemachte Aussage über die teure USB-UART-Bridge 
und damit verbunden Kosten-Vorteil durch Weglassen desselben nicht.

Und selbst wenn die Bridge 5-10€uro kostet, dieser Mehrpreis sollte 
jedem die Möglichkeit der FPGA-PC Verbindung wert sein.

> 38 $ ist zu teuer für dieses Board, wenn man es mit Konkurrenten wie
> MAX1000 oder UPDuino 2 vergleicht. Allerdings ist das auch kein vom FPGA
> Hersteller gesponsertes Produkt.
Wieder die Frage, warum man dann nicht zu einen Board greift das vom 
FPGA-Hersteller selbst für Einsteiger/Education konzipiert und 
vermarktet wird statt auf eins das auf "billig auf Kosten der Usability" 
getrimmt ist (und dabei nicht wirklich billig ist, preiswert aus meiner 
Sicht auch nicht).

> Für manche mag es ein grosser Vorteil sein, dass man das FPGA über die
> OpenSource Toolchain Yosys/Arachne/Icestorm beschreiben und
> programmieren kann.

Die allermeisten FPGA-Nutzer sind über kostenlose propietäre Tools 
eingestiegen, das Argument, das man bei open-source
des synthesetools bei Bedarf selbst verändern könnte hört man zwar 
permanen aber praktisch dürfte es keinen Einsteiger/Maker geben der 
selbst Hand an die Sourcen des Synthesetools legt.

Den Vorteil, den ich bei ICEstorm als Open Source Lattice tool sehe, ist 
das man es auf dem RasPi verwenden kann und dadurch eine billige 
Entwicklungshardware erwerben kann. Dann sollte man aber gleich noch 
einen Schritt weitergehen und zu einen Speziell für den Raspi 
entworfenen FPGA-board greifen wie dieses: 
https://shop.trenz-electronic.de/de/TE0876-02-IceZ...

Da hat man gleich einen SPI/I2C/UART/GPIO FPGA-Extender kann noch weiter 
FPGA-Peripherie aus dem Pmod-Baukasten dazustecken. (was dass Tiny auch 
nicht kann).

Autor: Alex PS (ra_p)
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Es gibt 2 nette alternativen:

Die Gnarlygrey platine ist z.B. billiger. (10..16 €), Kostenloser 
Versand.
Für 26 + Shipping gibt es die MAX1000 bei trenz electronic. Hat ADC und 
SDRAM.... un man kann es direkt programmieren.  8 kLE.

Warum soll ich diese Platine nehmen ? Frage ich mich wirklich.

Autor: CrowdFoundingGedöhns (Gast)
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Noch eine Alternative mit richtigem FPGA:

https://www.kickstarter.com/projects/1851501326/ti...

Autor: C. A. Rotwang (Gast)
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CrowdFoundingGedöhns schrieb:
> Noch eine Alternative mit richtigem FPGA:
>
> 
https://www.kickstarter.com/projects/1851501326/ti...

Alternative?
Versteh ich richtig 110 US$ für ein FPGA-Board ohne SDRAM? Nur 
GPIO-Stecker sonst nix an ernsthafter Peripherie?

Autor: Markus F. (mfro)
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C. A. Rotwang schrieb:
> Versteh ich richtig 110 US$ für ein FPGA-Board ohne SDRAM? Nur
> GPIO-Stecker sonst nix an ernsthafter Peripherie?

Nö.

$111.

Und zwei kriegst Du schon für $222.

Zuzüglich Zoll & Umsatzsteuer, versteht sich.

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