10.11.2020

ПЛИС Lattice iCE40 Ultraplus в приложениях Single Wire Aggregation.

По разным причинам большая часть современных электронных систем состоит из двух или более печатных плат или модулей. Разделение конструкции позволяет реализовать на разных платах разрозненные функции системы, тем самым обеспечивая возможность постепенного обновления оборудования в будущем. Кроме того, несколько плат могут быть размещены в корпусе с меньшими горизонтальными размерами.

При таком подходе реализации системы – конструкторам приходится решать задачу подключения этих плат между собой для обмена данными. Распространенным решением является - установка на платах многовыводных разъемов с использованием  многожильных жгутов или шлейфов для соединения плат.

Многовыводные разъемы достаточно дорогие, занимают много места на плате и снижают надежность системы.

К сожалению, каждый контакт многовыводного разъема является потенциальной точкой отказа. Помимо снижения надежности, использование многовыводных разъемов приводит к увеличению стоимости и габаритов всей системы, поэтому разработчики стараются минимизировать количество линий межплатных соединений.

Во многих случаях, для обмена данными между платами, достаточно низкоскоростной связи с использованием универсальных портов ввода/вывода (GPIO) или последовательных интерфейсов, таких как I2C, I2S или UART.  Для минимизации  линий межплатных соединений была разработана концепция, получившая название Single Wire Aggregation (SWA), согласно которой несколько низкоскоростных сигналов объединяются в мультиплексированный сигнал с временным разделением (TDM - time division multiplexed signal), для которого требуется только один межплатный провод.

Одним из способов реализации SWA может быть создание специализированной интегральной схемы (ASIC). Но у этого подхода есть несколько недостатков: высокая стоимость, длительное время разработки, невозможность адаптации к меняющимся требованиям.

В отличие от ASIC, программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС) обладают высокой гибкостью и могут быть настроены для реализации необходимого количества и типов различных каналов связи. Кроме того,  ПЛИС могут быть перепрограммированы уже в готовом изделии, что позволяет добавлять новые каналы связи  или изменять существующие.

Для реализации приложений SWA компания Lattice Semiconductor предлагает свои компактные, высокопроизводительные ПЛИС iCE40 Ultraplus со сверхнизким потреблением. Они позволяют осуществлять агрегацию до 7 каналов связи  с различными интерфейсами (таких как I2S, I2C, UART).

Компактные, высокопроизводительные ПЛИС iCE40 Ultraplus со сверхнизким потреблением идеально подходят для приложений SWA.

Помимо сверхнизкого энергопотребления (статическое потребление до 75 мкА и динамическое от 1 до 10 мА), ПЛИС iCE40 UltraPlus предлагают большой выбор корпусов (от сверхмалого корпуса WLCSP размером 2,15 x 2,50 мм,  до QFN размером 7 x 7 мм) для соответствия широкому спектру приложений.

Битстрим (поток битов конфигурации) ПЛИС iCE40 UltraPlus может быть загружен непосредственно в ячейки конфигурации на основе статической памяти (SRAM) еще на этапе прототипирования проекта. В конечном продукте ПЛИС может конфигурироваться  через микроконтроллер или внешнюю микросхему флэш-памяти по интерфейсу SPI. Помимо этого, ПЛИС iCE40 UltraPlus содержат встроенную энергонезависимую память конфигурации (NVCM) с однократным программированием (OTP). После программирования NVCM, ПЛИС автоматически, быстро и безопасно загрузится из неё.

Помимо самих ПЛИС семейства iCE40 UltraPlus, компания Lattice Semiconductor предоставляет средства проектирования: бесплатный САПР Lattice Radiant,  готовые настраиваемые примеры проектов для реализации SWA с исходными кодами, техническую документацию, а также отладочные платы для демонстрации, разработки и отладки своих приложений.

Для тех, кто не имеет опыта проектирования на ПЛИС, Lattice предоставляет набор из пяти скомпилированных (готовых) битстримов с реализацией SWA наиболее популярных комбинаций интерфейсов, а также Руководство Пользователя, в котором подробно рассказывается, как эти битстримы загружать в ПЛИС iCE40 UltraPlus.

Набор из пяти битстримов для наиболее популярных конфигураций SWA.

И это еще не все, Lattice также предлагает бесплатную услугу – создание готового проекта   SWA. На веб-странице Lattice’s SWA development board webpage, можно заполнить  интерактивную форму, указав в ней уникальную комбинацию каналов, которую необходимо объединить в один канал SWA, и команда разработчиков Lattice отправит по электронной почте соответствующий битстрим. Как правило, этот процесс занимает один рабочий день.

Все новости