Blog về công ty Xilinx XA7S50-1FGGA484I Chiếc Spartan-7 XA FPGA hiệu suất cao

XilinxXA7S50-1FGGA484IChiếc Spartan-7 XA FPGA hiệu suất cao

Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd.cung cấp và tái chế XilinxXA7S50-1FGGA484I, một chip Spartan-7 XA FPGA hiệu suất cao.

I. Cơ sở định vị cốt lõi và tuân thủ ô tôXA7S50-1FGGA484I

XA7S50-1FGGA484I là FPGA hàng đầu trong loạt Spartan-7 XA, được thiết kế cho các ứng dụng điện tử ô tô đòi hỏi.,ADAS (Hệ thống hỗ trợ lái xe tiên tiến), cửa ngõ trên xe, và hệ thống thông tin giải trí, cung cấp một giải pháp logic có thể lập trình cấp ô tô cân bằng chi phí thấp, tiêu thụ năng lượng thấp,Hiệu suất cao và độ tin cậy cao.

CácXA7S50-1FGGA484Ituân thủ nghiêm ngặt tiêu chuẩn ô tô AEC-Q100 lớp 1 (phạm vi nhiệt độ hoạt động: -40 °C đến +125 °C), đã đạt được chứng nhận an toàn chức năng ISO 26262 ASIL-B,và hỗ trợ một chuỗi cung ứng ô tô không bị lỗi với nguồn cung dài hạn (15+ năm)Nó hoàn toàn đáp ứng các yêu cầu cốt lõi cho điện tử ô tô liên quan đến khả năng chống rung, nhiễu điện từ, nhiệt độ và độ ẩm cao và hoạt động ổn định lâu dài.Khác với loại FPGAs công nghiệp và tiêu dùng, nó phục vụ như là nền tảng cốt lõi để đạt được khả năng lập trình phần cứng và lặp chức năng linh hoạt trong các hệ thống điện tử ô tô.

II.XA7S50-1FGGA484ICác thông số kỹ thuật phần cứng cốt lõi và các thông số hiệu suất

1Bao bì cơ bản và các thông số điện

Tên mẫu đầy đủ:XA7S50-1FGGA484I

Loại bao bì: FGGA484 (Fine-Pitch Ball Grid Array), 484 chân, chiều cao của quả bóng 0,8 mm, kích thước bao bì 19 × 19 mm, phù hợp với bố trí mật độ cao trên PCB ô tô

Độ tốc độ: -1 (độ hiệu suất cao cơ bản, tiêu thụ điện cân bằng và thời gian)

Mức nhiệt độ: Mức I (Phần công nghiệp / ô tô 1, -40 °C đến + 125 °C), phù hợp với môi trường ô tô nhiệt độ cao như khoang động cơ và khung gầm

Điện áp cung cấp: Core VCCINT 1.0V; I/O Bank 3.3V/2.5V/1.8V/1.5V/1.2V thích nghi, hỗ trợ kết nối trực tiếp với các thiết bị ngoại vi ô tô điện áp cao

Tiêu thụ năng lượng điển hình: Chế độ chờ < 10mW, động < 1,5W, thấp hơn đáng kể so với SoC cấp ô tô có hiệu suất tương đương,phù hợp với thiết kế ô tô năng lượng thấp (12V/24V hệ thống điện ô tô)

2. Nguồn logic và cấu hình bộ nhớ (Spartan-7 XA Core Architecture)

CácXA7S50-1FGGA484Idựa trên quy trình năng lượng thấp 28nm của Xilinx và tích hợp một mảng logic có thể lập trình đầy đủ, với cấu hình tài nguyên được điều chỉnh chính xác cho các yêu cầu điều khiển ô tô trung bình đến cao cấp:

Các khối logic có thể cấu hình (CLB): 33,650, bao gồm 134.600 tế bào logic (LC), hỗ trợ việc thực hiện phần cứng các thuật toán điều khiển ô tô phức tạp như logic kết hợp, logic trình tự và máy trạng thái

Bảng tìm kiếm (LUTs): 67,300 LUT 6 đầu vào, hỗ trợ logic phân tán và RAM phân tán để cho phép xử lý tín hiệu tốc độ cao

Flip-flops (FF): 134,600 loại D-flip-flops, hỗ trợ điều khiển thời gian đồng bộ / không đồng bộ, phù hợp với thu thập tín hiệu tần số cao và điều khiển thời gian thực trong các ứng dụng ô tô

Block RAM (BRAM): 1,920 Kb (240 × 8 Kb), BRAM hai cổng, hỗ trợ lưu trữ bộ nhớ đệm dữ liệu, FIFO và bộ đệm khung hình để đáp ứng các yêu cầu truyền tải video và dữ liệu ô tô

Bộ phận xử lý tín hiệu kỹ thuật số (DSP): 120, mỗi bộ phận chứa một bộ nhân 18 × 18 + bộ tích lũy 48 bit, hỗ trợ các hoạt động điểm cố định và điểm nổi,cho phép tăng tốc phần cứng của việc xử lý trước dữ liệu cảm biến ADAS, kiểm soát vector động cơ và lọc thuật toán

Phòng lặp khóa pha (PLLs): 4, hỗ trợ nhân đồng hồ, phân chia và chuyển pha; tần số đồng hồ đầu ra tối đa là 450 MHz,đáp ứng các yêu cầu về thời gian của các giao diện ô tô tốc độ cao (CAN FD), LIN, Ethernet, LVDS)

Mạng đồng hồ toàn cầu: 16 đường đồng hồ toàn cầu, phân phối đồng hồ lệch thấp, đảm bảo hoạt động đồng bộ trên toàn bộ chip

3Các giao diện I / O và khả năng giao tiếp trong xe (Lợi thế cốt lõi cho việc thích nghi ô tô)

Là một FPGA cấp ô tô,XA7S50-1FGGA484Icó các tài nguyên I/O được điều chỉnh đầy đủ cho các giao diện truyền thông và điều khiển trên xe thông thường, hỗ trợ việc thực hiện nhiều giao thức dựa trên phần cứng:

Tổng pin I / O người dùng: 250, hỗ trợ các tiêu chuẩn như 3,3V LVCMOS, 2,5V LVCMOS, 1,8V LVCMOS, 1,5V HSTL và 1,2V SSTL

I / O khác biệt tốc độ cao: 120 cặp, hỗ trợ LVDS, RSDS và mini-LVDS, với tốc độ dữ liệu tối đa 1,25 Gbps, phù hợp với truyền dữ liệu tốc độ cao trong máy ảnh ô tô, radar và màn hình hiển thị

Hỗ trợ giao diện truyền thông chuyên dụng: Hỗ trợ bản địa cho các giao thức bus trên xe bao gồm CAN 2.0, CAN FD, LIN, SENT và PSI5; Ethernet trong xe (100Mbps / 1Gbps) và FlexRay có thể được thực hiện thông qua lõi IP, loại bỏ nhu cầu về chip giao thức chuyên dụng bên ngoài

Khả năng điều khiển: Điện I / O điều chỉnh từ 4mA đến 24mA, hỗ trợ điều khiển trực tiếp các thiết bị ngoại vi ô tô như dây chuyền, van điện và đèn LED,do đó làm giảm nhu cầu về mạch truyền động bên ngoài

III. Ưu điểm kỹ thuật cơ bản củaXA7S50-1FGGA484IHạt nhân ô tô

1. An toàn chức năng và độ tin cậy (Các yêu cầu cốt lõi cho điện tử ô tô)

Phù hợp với tiêu chuẩn an toàn chức năng ISO 26262 ASIL-B. Tính năng tự kiểm tra phần cứng tích hợp (BIST), sửa lỗi ECC (block RAM / bộ nhớ cấu hình),giám sát đồng hồ và giám sát điện áp. Hỗ trợ phát hiện lỗi và chuyển đổi trạng thái an toàn, đáp ứng các yêu cầu an toàn chức năng cho điện tử ô tô

Thiết kế chống nhiễu: Quá trình tối ưu hóa 28nm, mạch bảo vệ EMI / EMC tích hợp, vượt qua thử nghiệm tương thích điện từ điện tử ô tô,và thích nghi với môi trường điện từ phức tạp trên xe

Sản xuất không khiếm khuyết: Xilinx chuỗi cung ứng cấp độ ô tô, 100% thử nghiệm nhà máy, hỗ trợ PPAP (quá trình phê duyệt sản xuất phần),và đáp ứng các yêu cầu kiểm soát chất lượng của các nhà cung cấp Tier 1 và các nhà sản xuất thiết bị gốc ô tô

2. Tiêu thụ điện năng thấp và tích hợp cao (được điều chỉnh cho các nguồn cung cấp điện trong xe và hạn chế không gian)

28nm HKMG (High-k Metal Gate) quy trình năng lượng thấp; tiêu thụ điện tĩnh chỉ bằng một phần ba so với FPGAs công nghiệp;tiêu thụ năng lượng động giảm 40% so với thế hệ trước của cùng một loạt; thích nghi với các nguồn điện điện điện áp thấp 12V/24V trong xe, giảm các yêu cầu thiết kế nhiệt

Tích hợp chip duy nhất của logic, bộ nhớ, DSP, I / O tốc độ cao và quản lý đồng hồ thay thế sự kết hợp ‡ MCU + chip giao diện ASIC chuyên dụng ‡ truyền thống,Giảm dấu chân PCB 30%~50% và giảm chi phí BOM, trong khi đáp ứng các yêu cầu thu nhỏ của ECU ô tô

3. Khả năng lập trình phần cứng và lặp lại linh hoạt ( Xu hướng hướng đến điện tử ô tô được xác định bằng phần mềm)

Hỗ trợ môi trường phát triển Xilinx Vivado, cung cấp một bộ lõi IP cấp ô tô hoàn chỉnh (CAN FD, Ethernet ô tô, điều khiển động cơ, xử lý video, xử lý trước ADAS),và hỗ trợ phát triển C / C ++ và Verilog / VHDL, do đó rút ngắn chu kỳ phát triển cho ECU trên xe

Hỗ trợ cấu hình lại trong mạch (ICAP); các hệ thống trong xe có thể cập nhật từ xa logic FPGA thông qua CAN hoặc Ethernet để cho phép lặp lại tính năng,nâng cấp thuật toán và sửa lỗi mà không cần thay thế phần cứng, phù hợp với xu hướng cập nhật OTA ô tô

Tương thích với toàn bộ Spartan-7 IP, cho phép chuyển nhanh các giải pháp trên xe và giảm rủi ro phát triển

IV. Các kịch bản ứng dụng trên xe cộ cơ bản choXA7S50-1FGGA484I

ADAS (Hệ thống hỗ trợ lái xe tiên tiến): Cho phép xử lý trước của radar sóng milimet, LiDAR và dữ liệu camera (thanh lọc, phát hiện đối tượng, chuyển đổi tọa độ),hỗ trợ các bộ điều khiển miền (MCU / SoC) trong việc giảm tải tính toán, và các chức năng hỗ trợ như giữ làn xe, cảnh báo va chạm và giám sát điểm mù

Powertrain Domain Control: Được sử dụng cho các bộ điều khiển động cơ (MCU), hệ thống quản lý pin (BMS) và các bộ chuyển đổi DC-DC; thực hiện điều khiển PWM, cảm biến dòng điện / điện áp,Kiểm soát vector và bảo vệ lỗi; hỗ trợ hệ thống truyền động điện cho xe năng lượng mới

Bộ điều khiển cơ thể (BCM): tích hợp điều khiển đèn pha, điều khiển khóa cửa sổ / cửa sổ, điều khiển lau kính và điều khiển ghế, có I / O đa kênh và giao diện bus,thay thế các chip điều khiển riêng biệt truyền thống

Cổng thông tin và truyền thông trên xe: Cho phép chuyển đổi giao thức CAN FD, LIN và Ethernet trên xe và định tuyến dữ liệu,tạo thuận lợi cho việc liên lạc giữa các lĩnh vực xe và hỗ trợ kết nối tốc độ cao của các mạng trên xe

Thông tin giải trí trên xe (IVI): Được sử dụng cho trình điều khiển màn hình, giải mã video và xử lý âm thanh, tương thích với màn hình điều khiển trung tâm trên xe, cụm nhạc cụ,và hệ thống giải trí ghế sau

V. Tóm lạiXA7S50-1FGGA484I

CácXA7S50-1FGGA484Ilà một FPGA chi phí hiệu quả, rất đáng tin cậy, năng lượng thấp cấp ô tô trong loạt Xilinx Spartan-7 XA, được thiết kế cho các ứng dụng ô tô trung bình đến cao cấp. Dựa trên quy trình 28nm,AEC-Q100 lớp 1, ISO 26262 ASIL-B, và tích hợp logic phong phú, DSP và nguồn I / O tốc độ cao.tiêu thụ năng lượng thấp và khả năng lập trình linh hoạt, làm cho nó trở thành một nền tảng phần cứng lý tưởng cho các ứng dụng ADAS, hệ thống truyền động, điều khiển cơ thể và cổng trong xe ô tô.Nó hỗ trợ việc nâng cấp công nghệ của điện tử ô tô hướng tới phần mềm xác định, các giải pháp tăng tốc phần cứng.