СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 2010-5

Следует отметить, что ещё в 2005 г. фирма Altera предложила FPGA Stra tix II GX с поддержкой интерфейса Serdes Framer Level 5 (SFI 5), встроен ными трансиверами и быстрыми (40…50 Гбит/с) интерфейсами. По терминологии, принятой Altera, к GX версиям относятся ИС со встроенны ми аппаратными высокоскоростны ми трансиверами. МикросхемыПЛИС Stratix II GX имеют до 20 быстрых по следовательных каналов приёма пе редачи, могут работать на скоростях от 600 Мбит/с до 6,375 Гбит/с. Мик росхемы удовлетворяют требованиям спецификации SFI 5 и поддерживают последовательные протоколы обмена данными, включая SerialLite II, XAUI, SONET/SDH, Gigabit Ethernet, Fibre Channel, Serial RapidIO, PCI Express, SMPTE 292M и SFI 5. Спецификация SFI 5 разработана группой Optical Internetworking Fo rum (OIF) для организации интер фейса между сетевыми и оптически ми приёмопередающими устрой ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 28 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2010 ПЛИС серии CYCLONE с встроенными аппаратными трансиверами Владимир Вычужанин (Одесса, Украина) В специализированной литературе трансивером называют универсальное устройство, объединяющее передатчик (transmitter) и приёмник (receiver) сигналов. В настоящее время многие фирмы разрабатывают трансиверы и достигают при этом определённых положительных результатов. В статье описан соответствующий опыт фирмы Altera. ствами в широкополосных системах. Стандарт SFI 5 соответствует сетевым форматам передачи данных OC 768, STM256 и OTN OTU 3. Для ПЛИС Stra tix II GX характерны устойчивость к воздействию помех, высокая фазовая и частотная стабильность передавае мого сигнала. ПЛИС Stratix II GX ре комендованы для использования в оптоволоконных системах связи. Развивая успех серии Cyclone, фир ма Altera в конце 2009 г. объявила о выпуске ПЛИС Cyclone IV GX, имею щей встроенные высокоскоростные трансиверы и аппаратный блок PCI Express (PCIe). На базе этого блока реализуются устройства PCI Express × 1, × 2, × 4 в конфигурациях rootpoint и endpoint. В семейство ПЛИС Cyclone IV GX входит семь микросхем (см. табли цу 1). Микросхемы Cyclone IV GX имеют значительный объём памяти и обладают DSP возможностями. Если сравнивать ПЛИС Cyclone IV GX с близкими им по характеристикам ПЛИС Stratix II GX, то можно отме тить, что новая разработка выигры вает по количеству трансиверов, а также имеет более высокую плот ность логических элементов и умно жителей. Все ПЛИС семейства Cyclone IV GX производятся по оптимизированной технологии 60 нм. Микросхемы раз мещаются в корпусах QFN и Fine lineBGA. Например, «младшая» мик росхема Cyclone IV GX EP4CGX15 имеет корпус QFN148, что позволяет применять её в бюджетных проектах. Микросхемы семейства Cyclone IV включают от 15 тыс. до 150 тыс. логи ческих элементов (LE), встроенную память 6,5 Мбит, до 360 умножителей и до восьми трансиверов с пропуск ной способностью 3,125 Гбит/с. Достоинством ПЛИС Cyclone IV GX является то, что они нуждаются всего в двух источниках питания, в отли чие от четырёх для ПЛИС Cyclone III. Для них не требуется теплоотвод, что упрощает дизайн печатной платы и уменьшает стоимость монтажа. Встроенные блоки MAC (Message Authentication Code) обладают суще ственно меньшей мощностью, необ ходимой для порта PCIe. В ПЛИС Cy clone IV GX обеспечивается снижение энергопотребления на 25% по срав нению с микросхемами семейства Cy clone III. Они обладают наименьши ми габаритами (размеры корпуса 11 × 11мм) по сравнению с другими ПЛИС, оснащёнными встроенными аппаратными трансиверами. Поддержка проектирования для ПЛИС Cyclone IV GX обеспечивается программным пакетом Quartus II De sign Software Version 9.1 Service Pack 1. На рисунке 1 приведена блок схема включения ПЛИС Cyclone IV GX EP4CGX15. Она содержит две ПЛИС MAX II CPLD, микросхемы памяти SSRAM и Flash, переключатели Push button Switches, JTAG (Joint Test Action Group) – интерфейс для периферий ного сканирования ПЛИС, генератор тактовых импульсов SMA, порт USB. При настройке трансивера исполь зуются следующие способы конфигу рации устройства. Встроенный USB Свойства EP4CGX15 EP4CGX22 EP4CGX30 EP4CGX50 EP4CGX75 EP4CGX110 EP4CGX150 Количество логических элементов (LE) 14 400 21 280 29 440 48 888 73 920 109 424 149 760 Количество блоков памяти 60 84 120 278 462 610 720 Объём встроенного ОЗУ (Кбит) 540 756 1080 2502 4158 5490 6480 Количество встроенных умножителей 18 × 18 0 40 80 140 198 280 360 Количество встроенных трансиверов 2 4 4 8 8 8 8 Количество блоков ФАПЧ 3 4 4 8 8 8 8 Количество пользовательских линий ввода'вывода 72 150 290 310 310 475 475 Количество дифференциальных каналов 25 64 64 140 140 216 216 Таблица 1. Основные характеристики ПЛИС Cyclone IV GX © СТА-ПРЕСС