用于多媒体信息处理及其集成电路验证的FPGA板制造技术

本发明专利技术公开了一种用于多媒体信息处理及其集成电路验证的ＦＰＧＡ板，将验证需要用到的主要器件，即大规模ＦＰＧＡ、ＳＤＲＡＭ、ＤＤＲ、同步ＳＲＡＭ、Ｆｌａｓｈ等芯片，以及ＵＳＢ、ＨＤＭＩ输入输出、ＤＶＩ输出、ＶＧＡ输出、ＰＣＩ、Ｍｉｎｉ　ＰＣＩ、Ｍｉｃｔｏｒ插座等接口和相应的器件都集合到一块ＰＣＢ板上，并设计了ＤＣ供电和ＰＣＩ插槽供电两种模式，以利于减小噪声和提高系统运行的稳定性和频率，方便调试和连逻辑分析仪。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及多媒体集成电路领域，特别是涉及一种用于多媒体信息处 理及其集成电路验证的FPGA (现场可编程门阵列)平台。
技术介绍
设计多媒体集成电路(IC)，例如H.264编解码需要有合适的FPGA 验证平台(FPGA板)，并且在多媒体应用中还经常会用到一些接口 ，如HDMI (高清多媒体接口)输入输出、DVI (数字视频接口)、 VGA (视频图象接 口)、 USB (通用串行总线)、PCI (外设器件接口)、 mini PCI (微型外设 器件接口)、 Audio DAC (音频数模转换器)，同时也要求FPGA板上具有各 种存储芯片，如SDRAM (同步动态存储器)、DDR (双倍率动态存储器)、 高容量的同步SRAM (静态存储器)、Flash (闪存)等等。如图1所示，目前现有的FPGA板上只有一到数片FPGA芯片， 一些 扩展插槽，最多再加上SDRAM或DDR芯片或插槽。比较典型的产品有思尔芯(S2C)公司的Virtex-4系列FPGA板，该产品大致有两类 一类是双FPGA芯片加上扩展插槽，基本上没有外围器件；另外一类具有 DDR插槽，但FPGA板上只有一片FPGA芯片。北京亚科鸿禹科技有限公司的StarFire系列FPGA板。该产品大致有 两类 一类有较大规模的双FPGA芯片，但基本没有外围器件；另外一类具有一些外围器件，但视频方面只有VGA和RGB (模拟分量)两种模拟输 入，只支持1280X1024，没有HDMI、 DVI、 SRAM、 USB，不支持1080P，而 这些要素对于图像方面的设计验证是非常重要的，而且FPGA芯片容量小， 或者是单片FPGA芯片。如果采用这类FPGA板用于多媒体IC验证或直接做多媒体类的产品， 往往要进行二次开发，增加子板，大大降低了FPGA板的可靠性，不仅影 响了系统的运行频率，也不方便调试验证。另外，设计子板要花费相当大 的人力物力，尤其是HMDI、 DVI等子板的设计需要具有相当丰富的工作经 验和专业知识，费时费力。通常FPGA芯片工作频率可以高达165MHz左右， 如果通过接插件传输信号，很可能在高频端难以稳定工作，这对子板的设 计是个很大的挑战。在使用这些FPGA板的时候，很可能客户自行采购外 围元器件，如高容量的同步SRAM、 HDMI、 DVI芯片、各种接插件等，这种 采购是非常麻烦的，例如，高容量的同步SRAM必须到国外订购， 一次最 少要购买72片，每片要将近100美元。由此可以看出，采用现有的FPGA 板用于验证当今的多媒体IC设计存在很多问题，这类FPGA板只能算是半 成品，用户必须进行二次开发后才能真正使用。图像的编码和解码芯片经常是一起开发的，现有的FPGA板通常只能 验证其中一种芯片的设计，如果要将编码和解码联合起来开发，通常需要 两块FPGA板，通过FPGA板的扩展口传输信号，不仅麻烦，还会使所传输 信号的质量在较高频率时没有保障，增加FPGA板的噪声。用于多媒体的FPGA板基本上都要连接显示器，以便把处理好的图像 显示出来。FPGA芯片中程序运行的速度通常比实际做成ASIC代码后的速度慢很多，大部分情况下FPGA芯片中的程序以正常程序运行速度的一半 或者几分之一运行。图像输出的速度也以同样的比例放慢。由于显示器只 能接受正常速度的图像，否则显示器就不亮，所以现有的FPGA板内，对 于要处理的图像一般要经过一个预处理，将其提高频率以达到显示器能接 受的范围。现有的FPGA板中负责图像处理的主FPGA芯片还要负责倍频， 这就需要在主FPGA上外挂两个存储芯片。由此产生的问题是，主FPGA 需要腾出一部分资源和比较多的I/O管脚，使主FPGA内部资源更紧张， 降低了系统频率，综合和布局布线设计要花费更多的时间。大规模的FPGA板通常使用的FPGA芯片中没有PLL (锁相环)。在多 媒体IC设计验证或者多媒体产品中，PLL的功能是经常需要被用到的， 这一功能的缺失使现有大规模的FPGA板在使用上很不方便。在FPGA板上，FPGA芯片的解耦电容用于减小电源噪声，解耦电容放 置的合理，电源噪声和地的噪声就会小，系统运行更稳定，可以运行在更 高的频率上，FPGA芯片耗电也会减小。现有的FPGA板均没有按照FPGA 芯片数据手册的要求来放置解耦电容，放置的数量比要求的少很多，主要 原因是布线的技术达不到要求。现有的FPGA板和逻辑分析仪的连接主要是通过飞线，或传统的排针 来实现，使用不方便，需要占用较大的PCB面积，高频特性差。现有的FPGA板通常是固定用外接电源或PCI电源，如果采用外接电 源就不能使用PCI电源，反之如果采用PCI电源就不能使用外接电源。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种用于多媒体信息处理及其集成电路验证的FPGA板，能够减小FPGA板的噪声，提高系统运行的稳定性和 频率，方便调试及与逻辑分析仪的连接，视频输入输出支持HDMI和 1080P/60Hz格式。为解决上述技术问题，本专利技术的用于多媒体信息处理及其集成电路验 证的FPGA板，包括一 FPGA芯片模组，与所述FPGA芯片模组连接的SDRAM、 DDR、同步SRAM、 Flash、 Audio DAC芯片，以及USB、视频输入输出、DVI 输出、VGA输出、PCI、 mini PCI、 Mictor接口，上述所有元件均设置在 一块PCB板上。由于采用本专利技术的FPGA板，将多媒体信息处理及其集成电路验证用 的FPGA板所需要用到的主要器件，即大规模FPGA、SDRAM、DDR、同步SRAM、 Flash、 Audio DAC等芯片，以及USB、 HDMI输入输出、DVI输出、VGA输 出、PCI、 miniPCI、 Mictor等接口都集合在一块PCB板上。有利于减小 FPGA板的噪声，提高系统运行的稳定性和频率，方便调试和连接逻辑分 析仪，尤其是视频的输入输出均能支持HDMI和1080P/60Hz格式，采用本专利技术的FPGA板，用户可以直接使用，不再需要二次开发，另 外再制作子板，当然也就不再需要另行采购元器件。为用户的使用提供极 大的方便，系统的可靠性也得到了极大的提高。附图说明下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明-图1是现有的FPGA板结构示意图； 图2是本专利技术的FPGA板结构示意图3是本专利技术中辅助FPGA结构及其与主FPGA的连接示意图；图4是本专利技术中辅助FPGA内部具有PLL的结构示意图5是现有的带BGA封装的FPGA板解耦电容摆放位置示意图6是本专利技术的带BGA封装的FPGA板解耦电容摆放位置示意图7是现有的FPGA板双电源结构示意图8是本专利技术的FPGA板双电源结构示意图9是本专利技术的FPGA板一实施例结构示意图。具体实施例方式参见图2，本专利技术的FPGA板包括一 FPGA芯片模组，该FPGA芯片模 组可以是单片FPGA芯片或者多片互连的FPGA芯片，还包括与所述FPGA 芯片模组连接的SDRAM、 DDR、同步SRAM、 Flash、 Audio DAC等芯片，以 及USB、 HDMI输入输出、DVI输出、VGA输出、PCI、 mini PCI、 Mictor插 座等接口和相应的器件。所述FPGA芯片采用大规模FPGA芯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于多媒体信息处理及其集成电路验证的ＦＰＧＡ板，其特征在于，包括一ＦＰＧＡ芯片模组，与所述ＦＰＧＡ芯片模组连接的ＳＤＲＡＭ、ＤＤＲ、同步ＳＲＡＭ、Ｆｌａｓｈ、Ａｕｄｉｏ　ＤＡＣ芯片，以及ＵＳＢ、视频输入输出、ＤＶＩ输出、ＶＧＡ输出、ＰＣＩ、ｍｉｎｉ　ＰＣＩ、Ｍｉｃｔｏｒ接口，上述所有元件均设置在一块ＰＣＢ板上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：焦孟草，周开伦，
申请(专利权)人：贝赛莱上海多媒体信息技术有限公司，上海天统电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]