Главная станица | Статьи о ПЛИС | Новости ПЛИС | Фирмы | Программные продукты | Контакт
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МИКРОСХЕМ ПРОГРАММИРУЕМОЙ ЛОГИКИ EPX880 ФИРМЫ ALTERA
П. Чистяков
Многие инженеры используют в своих разработках программируемые микросхемы серии FLEX/FLASHLogic фирмы ALTERA (ранее — собственность фирмы INTEL). Не будем подробно останавливаться на их достоинствах. Заметим только, что благодаря строгой архитектуре и удивительно простой технологии проектирования (не слишком требовательный к аппаратным средствам и интуитивно понятный пакет проектирования PLDshell Plus, практически бесплатно распространявшийся некоторое время назад фирмой INTEL; уникальный способ отработки проектов путем загрузки логической функции в оперативную память микросхемы непосредственно из компьютера через простейший кабель, подключаемый к принтерному порту) в сочетании с возможностью окончательной «прошивки» отработанной функции непосредственно в кристалл эти микросхемы пользуются заслуженной популярностью в среде отечественных разработчиков. Конечно, при серийном производстве стоимость реализуемой логической функции, особенно для проектов, насыщенных регистровыми структурами, относительно высокая. Однако грамотное использование внутренних возможностей микросхем, особенно встроенного быстрого статического ОЗУ, позволяет строить проекты, которые при формальном подходе (например, по формальному числу требуемых триггеров) требуют гораздо больше ресурсов, чем на первый взгляд есть у этих компонентов. Так, в частности, существуют реализации сложных управляющих контроллеров преобразования тепловизионного сигнала на основе нескольких БИС FX780 с использованием построения внутреннего микропрограммного автомата.
В настоящий момент в связи с изменением технологии прекращен выпуск однократно программируемых БИС серии FLEXLogic FX780/FX740. В качестве замены предложены контактно и логически совместимые с FX780 перепрограммируемые микросхемы FLASHLogic EPX880, выпускаемые в тех же корпусах, температурных исполнениях, примерно с тем же быстродействием и по схожей цене. С появлением этих микросхем разработчик получает возможность перепрограммирования уже использованных БИС, исправления ошибок после «прошивки» (на дальних стадиях разработок). Многие наши коллеги уже активно используют новые микросхемы. Остальным осмелимся дать несколько советов.
Во-первых, новые микросхемы EPX880, являясь контактно и логически совместимыми с FX780, не являются теми же самыми кристаллами. Созданные по новой технологии, они обладают определенными особенностями, прежде всего в области электрических характеристик. Корректный разработчик должен внимательно проанализировать отличия, прежде чем осуществлять замену. Следует обратить внимание на изменения в значениях быстродействия (12 нс против 15 нс у микросхем в расширенном температурном диапазоне), а главное — в электрических характеристиках выходных драйверов. Теперь по документации, (представленной к сожалению, только в виде отдельных данных в «Altera Data Book. 1995» (в настоящее время распространяется «ALTERA Data Book. 1996») максимальный выходной ток логического «0» составляет 24 мА (в отличие от 12 мА для FX780), а выходной ток логической «1» — 16 мА (в отличие от 12 мА для FX780 по данным INTEL). Это улучшение может служить причиной неадекватной работы EPX880 там, где FX780 работали безукоризненно (например, в быстродействующих и/или помехочувствительных проектах, при не очень качественной двухслойной реализации связей в печатной плате и т. д.). Явно, что новые более мощные выходные драйверы больше «шумят» по линиям электропитания, имеют более динамичные фронты переключения. Во всяком случае, именно это мы посчитали причиной появившихся сбоев в наших отработанных проектах после замены FX780 на EPX880. Советы здесь могут быть достаточно банальны: тщательная фильтрация электропитания (желательно использование SMD-конденсаторов); синхронизация; блокирование частотных и синхросигналов на момент активного переключения многоразрядных магистралей; использование по возможности многослойной печати со сплошными слоями земли и питания.
Второй достаточно неприятный момент состоит в отсутствии flash-копии популярных микросхем FX740. Можно посоветовать для сложных проектов переводить всю проектную логику на EPX880, увеличение цены при этом не будет значительным (так, например, одна из наших разработок, ранее содержавшая пять FX780 и одну FX740, теперь реализована на шести EPX880), либо следует искать альтернативу. Если вы все равно осуществляете переход от FX780 к EPX880, то в ваших руках скорее всего окажется минимальное средство проектирования фирмы ALTERA — пакет MAX+PLUSII в конфигурации PLS-ES и загрузочное устройство (о самих этих средствах — ниже). Этот пакет позволяет вам вновь разработать (или перевести ваши PDS-файлы в новый формат языка AHDL с небольшими доработками) логические функции, например, на простейшие микросхемы серии EPM7000. Правда некоторые функции FLEXLogic не реализуемы в этих микросхемах (например, встроенное ОЗУ), а для программирования младших представителей серии MAX7000 требуется программатор, зато более емкие микросхемы типа MAX7000S могут программироваться тем же BitBlaster I ом, что и EPX880.
Тем, кто планирует переход на EPX880, но не очень торопится с ним, в перспективе может не потребоваться дополнительных финансовых вложений — по данным фирмы ALTERA к концу текущего года будет выпущена версия 5.1 пакета PLDshell Plus, содержащая поддержку конфигурирования (загрузки логической функции в ОЗУ) и программирования EPX880 через уже упоминавшийся хорошо известный кабель из комплекта FX780 EvalKit, схема которого была в свое время распространена фирмой INTEL и который был многократно воспроизведен. Возможно кто-то уже «снял» бета-версию этого пакета с Web-сервера фирмы ALTERA — http://www.altera.com. Те разработчики, которые не имеют возможности ждать, должны приобрести через дистрибьюторов как минимум младшую конфигурацию пакета MAX+PLUSII (PLS-ES) версии 7.0 или более поздней (около $450, здесь и далее указаны ориентировочные цены; они могут быть различными у разных дистрибьюторов) и загрузочное устройство BitBlaster, подключаемое к одному из последовательных портов компьютера (около $450), или новое устройство ByteBlaster (около $150), подключаемое, соответственно, к принтерному порту. Приобретая такой комплект, вы автоматически оснащаетесь необходимым механизмом для ознакомления, разработки, компоновки и загрузки логических функций для некоторых базовых компонентов, разработанных фирмой ALTERA — всех микросхем серии MAX7000 (в том числе MAX7000E и MAX7000S), некоторых компонентов серий FLEX8000, MAX9000, FLEX10K. Пакет может быть модульно доукомплектован в направлении работы с конкретными сериями микросхем, включения моделирования, поддержки многомикросхемного моделирования, работы с VHDL-компилятором и пр. Полная конфигурация пакета MAX+PLUSII — MAGNUM — стоит менее $5000, что значительно дешевле полного комплекта средств разработки конкурирующих поставщиков компонентов программируемой логики высокой степени интеграции.
Инсталляция пакета MAX+PLUSII, работающего под MSWindows, при наличии защитного устройства и лицензионного идентификационного кода не вызывает затруднений. К сожалению, не существует возможности легального размножения пакета в пределах одной организации, но это характерно для всех не сетевых версий САПР более или менее серьезного уровня. Кроме того, пользователь должен быть готов к тому, что текущая версия пакета обеспечивает только собственно конфигурирование и программирование EPX880 (на уровне JED-файла), но не позволяет разрабатывать для этих микросхем логическую функцию и, тем более, ее моделировать; такая поддержка обещана для следующих версий пакета. Поэтому пока для работы с EPX880 вам потребуется разрабатывать логическую функцию по-старому в PLDshell Plus, а работать непосредственно с компонентами с помощью MAX+PLUSII.
Как выяснилось в процессе работы, программа критично относится к несоответствию реального типа программируемой (или конфигурируемой) микросхемы и типа, указанного в заголовке JED-файла. Мы же, как и большинство наших коллег, используем для работы с компонентами FLEX/FLASHLogic версию 4.0 пакета PLDshell Plus, поскольку версия 5.0 имеет некоторые неприятные особенности в инсталляции и моделировании, а главное — не поддерживает программирование стандартных PLD-компонентов программатором PCPP фирмы INTEL. Но, с другой стороны, версия 4.0 не поддерживает принятые в ALTERA коды микросхем, в том числе, естественно, и коды EPX880. Поэтому пользователям версии 4.0 придется вручную корректировать JED-файлы, заменяя в заголовке коды INTEL на коды ALTERA (например, строку «N PART: FX780_84» на строку «N PART: EPX880LC84»). При этом, естественно, портится контрольная сумма файла, о чем вам сообщит MAX+PLUSII при загрузке проекта. Аккуратный разработчик может опять же вручную откорректировать и контрольную сумму (MAX+PLUSII показывает в предупреждающем сообщении требуемое значение контрольной суммы), однако игнорирование предупреждения тоже не влияет на корректность дальнейшей работы. Этой мелкой неприятности, разумеется, избегут пользователи пакета PLDshell Plus версии 5.0.
Пользователь должен быть готов и к другим сюрпризам и проявлять определенную степень настойчивости в достижении результата. При работе нашего рабочего места для программирования (компьютер Pentium 90, 16 Мбайт ОЗУ, 1 Гбайт винчестер; лицензионный пакет MAX+PLUSII версии 6.01 (upgrade 6.1 и 6.2), BitBlaster N004143) наблюдаются, например, следующие «фокусы»:
Но в конце концов микросхемы программируются и нормально функционируют! Надеемся, что так же будет и у вас, и будем рады, если наш небольшой опыт поможет вам сэкономить несколько минут при освоении работы с EPX880.
Chip News №8-9 1996г.