众所周知FPGA的硬件资源被划分为若干个不同的bank,Xilinx一些高端的FPGA器材由22个乃至更多个bank组成,这样规划首要是为了进步灵敏性。FPGA的I/O支撑1.8V、2.5V和3.3V等多种电平输入输出,为了取得这些I/O电平,就需求在对应bank的供电引脚输入对应的电源电压,这样就节省了许多总线转化器。
Flash是一种具有电可擦除的可编程ROM存储器,掉电内容不会丢掉,按接口可以分为两大类:并行Flash和串行Flash,并行Flash存储量大,速度快;而串行Flash存储量相对较小,但体积小,连线简略,可减小电路面积,节省本钱。SPI Flash是内嵌SPI总线接口的串行Flash,它比起传统的并行总线接口Flash,节省了许多的I/O口资源。
SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory,同步动态随机存储器)也是FPGA规划中常常选用的内存器材,掉电后不能保存数据,功耗也比较大。因而Flash用于保存FPGA体系启动所需的配置文件,SDRAM则用于体系的数据的缓存,一切程序的运转都在内存中进行,速度快。
Xilinx Spartan-7 FPGA器材适用于那些本钱灵敏型使用。它选用小型封装却具有高份额的I/O数量,单位功耗性价比相较前代产品提高多达四倍,可提供灵敏的衔接才能、接口桥接和辅佐芯片等功能。
图1:Xilinx推出的本钱灵敏型的Spartan-7系列FPGA器材
最小型的Spartan-7 FPGA只集成了100个I/O管脚,划分为两个bank,假如可以实现将QSPI Flash和DDR SDRAM都集成到同一bank那么就会充分利用有限的I/O资源。QSPI Flash的作业电压是1.8V,而DDR3L SDRAM的作业电压为1.35V,因而咱们需求凭借电压转化模块、MIG(Memory Interface Generator, 内存接口生成器)IP模块和Vivado东西的一些设置,专用I/O bank 0电压为1.8V,bank 14电压为1.35V,详细链接办法如下图所示:
图2:Spartan-7 FPGA同一bank衔接1.8V SPI Flash和1.35V DDR3L
尽管这不是一个规范的解决方案,仅仅限于有限的I/O资源,可是关于小型体系规划不失为一种好的办法。详细规划细节如器材选型、原理图、确认时钟频率等要求请参看官方文档XAPP1313。