一种FPGA可拆装且高速运行的验证开发板制造技术

本发明专利技术公开了一种FPGA可拆装且高速运行的验证开发板，包括开发板、位于开发板上的插座和可拆卸连接于插座上的FPGA芯片，开发板上设有与插座封装形式相对应的焊盘，插座焊接在所述焊盘上；插座上设有与FPGA锡球相对应的管脚，管脚上端与FPGA芯片的锡球相连，下端与开发板上的走线相连接，FPGA芯片通过插座的管脚实现与开发板上各元件的电连接；为配合FPGA芯片运行速度较快的特点，在其周围同时布局了可高速存取数据的存储器（Flash芯片、FRAM芯片和DDR3芯片），根据FPGA编程，这些芯片可被单独调用，也可同时调用，以保证开发板的高速运行。FPGA芯片在开发板上可以通过手工拆装，不需要其他设备，拆装方便，而且不会损坏芯片，可以反复拆装；同时，该开发板设计充分发挥了FPGA芯片对数据并行处理的优势，可完全满足设计验证的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种FPGA可拆装且高速运行的验证开发板
本专利技术涉及一种基于FPGA的验证开发板，具体为一种FPGA可拆装且高速运行的验证开发板，属于计算机硬件领域。
技术介绍
基于FPGA（FieldProgrammableGateArray，现场可编程门阵列）的验证开发板，是利用FPGA芯片现场可编程及数据并行处理的优势，为满足设计验证的需要而开发的电路板，多采用大容量、高速率的FPGA芯片。通常，FPGA芯片直接焊接在开发板上，或者FPGA芯片焊在PCB转接板上，然后通过转接板连接到开发板上，这就存在一个问题：当FPGA芯片损坏或FPGA的容量、速度不能满足需求，需要更换时，更换FPGA芯片时就会非常的麻烦，需要专业的设备，而且操作中还可能会将价格不菲的FPGA芯片损坏。另外，由于FPGA芯片具有现场可编程及数据并行处理的优势，为保证其快速运行，需要其周围存储芯片具有可并行存取数据、数据传输速度快的特点，而这也是现有技术中需要改进的一点。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种FPGA可拆装且高速运行的验证开发板，其代替了原有的焊接方式，并且充分发挥了FPGA芯片现场可编程及数据并行处理的特点。为了解决所述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种FPGA可拆装且高速运行的验证开发板，包括开发板、位于开发板上的插座和可拆卸连接于插座上的FPGA芯片，开发板上设有与插座封装形式相对应的焊盘，插座焊接在所述焊盘上；插座上设有与FPGA锡球相对应的管脚，管脚上端与FPGA芯片的锡球相连，下端与开发板上的走线相连接，FPGA芯片通过插座的管脚实现与开发板上各元件的电连接；所述开发板上还设有Flash芯片、FRAM芯片、DDR3芯片、PROM芯片、晶振芯片、电源转换芯片、串口芯片、USB芯片、拨码开关、复位按键、LED指示灯、JTAG接口、串口、USB口、对外预留接口，均通过开发板上的走线与FPGA插座的管脚相连。进一步的，所述FPGA芯片通过锁紧装置与插座可拆卸连接，锁紧装置使FPGA芯片的锡球与插座的管脚紧紧压接在一起，实现与开发板的连通。进一步的，所述锁紧装置为夹捏式接触装置，由应力簧片作为弹性元件提供接触动力，引导插座的管脚去压接FPGA芯片的锡球。进一步的，所述插座的管脚在数量、间距和排列方式上与FPGA芯片的锡球相一致。进一步的，所述插座内含1156个间距为1.0mm的引脚，采用34＊34的方阵排列，用于固定锡球直径为0.6mm±0.1mm的BGA封装的FPGA芯片。进一步的，所述FPGA芯片型号为Virtex-5XC5VLX155，封装为FFG1153。本专利技术的有益效果：FPGA芯片在开发板上可以通过手工拆装，不需要其他设备，拆装方便，而且不会损坏芯片，可以反复拆装；同时，该开发板设计充分发挥了FPGA芯片对数据并行处理的优势，可完全满足设计验证的需求。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为开发板的布局示意图；图中：1、FPGA芯片，2、插座，3、开发板，4、锁紧装置，5、管脚。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的说明和限定。如图1所示，一种FPGA可拆装且高速运行的验证开发板，包括开发板3、位于开发板3上的插座2和可拆卸连接于插座2上的FPGA芯片1，开发板上3设有与插座2封装形式相对应的焊盘，插座2焊接在所述焊盘上；插座2上设有与FPGA芯片1的锡球相对应的管脚5，管脚5上端与FPGA芯片1的锡球相连，下端与开发板3上的走线相连接，FPGA芯片1通过插座2的管脚5实现与开发板3上各元件的电连接。本实施例中，所述FPGA芯片1通过锁紧装置4实现与插座2的可拆卸连接，锁紧装置4使FPGA芯片1的锡球与插座2的管脚5紧紧压接在一起，实现与开发板3的连通。所述锁紧装置4为夹捏式接触装置，由应力簧片作为弹性元件提供接触动力，引导插座2的管脚5去压接FPGA芯片1的锡球。所述FPGA芯片1的锡球与所述FPGA插座2的管脚5在引脚间距、引脚排列及数量等方面要一致，且FPGA芯片1锡球的尺寸满足放入插座2中后在锁紧装置4作用下可以固定，并接触正常。在将所述FPGA芯片1放入所述FPGA插座2中时，要让芯片1的引脚与插座2的引脚5一一对应，确保FPGA芯片1与FPGA插座2所有引脚之间的正常通信。所述FPGA插座2内含1156个间距为1.0mm的管脚5，采用34＊34的方阵排列，可固定锡球直径为0.6mm±0.1mm的BGA封装的FPGA芯片1。如图2所示，验证开发板3上插座2周围布局有Flash芯片、FRAM芯片、DDR3芯片、两片PROM芯片、两片晶振芯片、电源转换芯片、串口芯片、USB芯片、三组拨码开关、复位按键、十二个LED指示灯、JTAG接口、串口、USB口、对外预留接口，均通过开发板上的走线与FPGA芯片1相连。所述FPGA芯片1型号为Virtex-5XC5VLX155，封装为FFG1153，芯片内部有丰富的可编程逻辑资源(155648个逻辑单元)、192个36Kb双端口RAM和大量的I/O引脚（最大到800个），芯片运行速度快，运行频率最高可达550MHz，可以满足大型设计仿真验证的需要，如集成电路的仿真验证。所述FPGA芯片1运行速度较快，为配合其运行，在其周围同时布局了可高速存取数据的存储器（Flash芯片、FRAM芯片和DDR3芯片），根据FPGA编程，这些芯片可被单独调用，也可同时调用，以保证开发板的高速运行。所述PROM芯片，是FPGA芯片1的配置芯片，用于存储比特流配置文件，根据设置采用FPGA主串模式工作；开发板上电工作后，从JTAG接口烧入PROM芯片的配置文件，在自引导程序的作用下被配置进入FPGA芯片，以使FPGA按照既定的功能工作。每片PROM芯片均能存储32Mbit的文件，两片通过JTAG链串联可存储64Mbit文件，完全满足程序设计验证的需求。所述Flash芯片，作为非易失存储器，用于存储仿真验证的程序代码或数据文件，它包含24位地址线和16位数据线，数据传输带宽高，数据存取速度快，在页模式下读取一次仅需25ns，适合设计仿真验证的需要，可以协助FPGA芯片1充分发挥其并行处理数据的能力。所述DDR3芯片，作为程序运行的存储内存，包含15条地址线和16条数据线，工作频率比较高，内核时钟频率可达200MHz，数据传输速率快，配合FPGA芯片1使用，可以满足大数据高速传输的要求，充分体现FPGA并行处理的优势。所述FRAM芯片，为铁电存储器，也是非易失存储器，它的优势也在于存取数据的速度快，在页模式下的操作频率可达40MHz，类似SRAM，非常适合高速数据通信的需求。所述晶振芯片，均为抗抖动时钟发生器，一个为100MHz，用于提供FPGA芯片1系统工作的时钟；另一个为13.56MHz，提供用于模拟非接触式智能卡工作的时钟。所述电源转换芯片，将输入的5V电压分别转化为1.0V提供给FPGA芯片1的VCCINT，1.8V为PROM供电，2.5V提供给FPGA的VCCAUX电压，3.3V给FPGA的VCCO、Flash芯片、FRAM芯片和DDR3芯片供电，电源芯片功率较大，可以满足开发板大负荷运行时的供电需求。所述USB芯片，采用赛普拉斯的高集成、低功耗本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种FPGA可拆装且高速运行的验证开发板，其特征在于：包括开发板（3）、位于开发板（3）上的插座（2）和可拆卸连接于插座（2）上的FPGA芯片（1），开发板（3）上设有与插座（2）封装形式相对应的焊盘，插座（2）焊接在所述焊盘上；插座（2）上设有与FPGA芯片（1）的锡球相对应的管脚（5），管脚（5）上端与FPGA芯片（1）的锡球相连，下端与开发板（3）上的走线相连接，FPGA芯片（1）通过插座（2）的管脚（5）实现与开发板（3）上各元件的电连接；所述开发板（3）上还设有Flash芯片、FRAM芯片、DDR3芯片、PROM芯片、晶振芯片、电源转换芯片、串口芯片、USB芯片、拨码开关、复位按键、LED指示灯、JTAG接口、串口、USB口、对外预留接口，所述芯片均通过开发板（3）上的走线与插座（2）的管脚（5）相连。

【技术特征摘要】
1.一种FPGA可拆装且高速运行的验证开发板，其特征在于：包括开发板（3）、位于开发板（3）上的插座（2）和可拆卸连接于插座（2）上的FPGA芯片（1），开发板（3）上设有与插座（2）封装形式相对应的焊盘，插座（2）焊接在所述焊盘上；插座（2）上设有与FPGA芯片（1）的锡球相对应的管脚（5），管脚（5）上端与FPGA芯片（1）的锡球相连，下端与开发板（3）上的走线相连接，FPGA芯片（1）通过插座（2）的管脚（5）实现与开发板（3）上各元件的电连接；所述开发板（3）上还设有Flash芯片、FRAM芯片、DDR3芯片、PROM芯片、晶振芯片、电源转换芯片、串口芯片、USB芯片、拨码开关、复位按键、LED指示灯、JTAG接口、串口、USB口、对外预留接口，所述芯片均通过开发板（3）上的走线与插座（2）的管脚（5）相连；所述FPGA芯片（1）通过锁紧装置（4）实现与插座（2）的可拆...

【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，王明宇，邓波，
申请(专利权)人：山东华翼微电子技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37