altera 选型

### Altera 选型指南及关键技术点解析 #### 一、Altera FPGA产品概述 Altera作为全球领先的可编程逻辑器件供应商，提供了多种类型的FPGA（Field Programmable Gate Array）以满足不同用户的需求。Altera的产品系列丰富多样，主要包括Stratix、Arria和Cyclone三个系列。 1. **Stratix系列**：该系列是Altera的旗舰产品，具有业界最高的密度和最佳的性能，适用于需要极高性能和灵活性的应用场景。 2. **Arria系列**：Arria系列FPGA针对高性能计算应用进行了优化，并且在不断降低成本的同时保持了较高的性能水平，适用于需要平衡性能与成本的应用。 3. **Cyclone系列**：Cyclone系列是面向成本敏感的大批量生产应用设计的，强调低功耗和低成本，特别适合于需要大规模部署的应用场合。 #### 二、SoC FPGA技术 SoC FPGA（System on Chip Field Programmable Gate Array）是Altera推出的将传统的FPGA与处理器系统相结合的新一代技术。这种技术主要体现在Cyclone V和Arria V系列中，通过集成基于ARM的硬核处理器系统（HPS），能够有效降低系统的整体功耗和成本，同时减少电路板面积并提升性能。SoC FPGA的关键特性包括： 1. **硬核处理器系统（HPS）**：包含双核ARM Cortex-A9 MPCore处理器、丰富的外设和多端口存储器控制器。 2. **宽带互联**：通过高速互联干线连接HPS与FPGA架构，确保数据传输的高效性和可靠性。 3. **IP支持**：提供多种系统外设、Altera IP、定制IP以及第三方IP支持，帮助开发者快速开发定制化的系统解决方案。 #### 三、ASIC技术 对于寻求更高集成度和更低功耗的应用场景，Altera还提供了ASIC（Application Specific Integrated Circuit）技术。利用Stratix系列FPGA进行原型设计后，可以通过无缝迁移至HardCopy系列ASIC实现大规模量产，降低风险和成本，缩短产品上市时间。 #### 四、CPLD技术 除了FPGA和SoC FPGA之外，Altera还提供CPLD（Complex Programmable Logic Device）技术，这是一种适用于较低复杂度设计的可编程逻辑器件。Altera的CPLD产品系列同样具备强大的设计环境和工具支持，便于快速完成设计工作。 #### 五、关键技术点解析 1. **自适应逻辑模块（ALM）**：ALM是Altera某些器件中使用的逻辑构建模块，能够提高逻辑利用率。每个ALM包含了基于查找表（LUT）的不同资源。 2. **协议实现配置（CvP）**：CvP是一种配置方法，支持使用行业标准协议配置FPGA，当前仅支持PCI Express（PCIe）协议。 3. **硬核模块**：这些金属可编程硬核IP模块提供了大量的ASIC逻辑门，适用于标准应用或需要大量逻辑的应用场景。 4. **分段式锁相环（fPLL）**：fPLL是FPGA核心架构中的锁相环，能够为收发器提供更灵活的时钟源，替代外部压控晶体振荡器（VCXO）。 5. **全局时钟网络**：全局时钟用于驱动整个器件，作为ALM、DSP模块、TriMatrix存储器模块以及PLL等功能模块的时钟源。 6. **硬核处理器系统（HPS）**：HPS是SoCFPGA中的硬核组件，包括一个双核ARM Cortex-A9 MPCore处理器、丰富的外设和多端口存储器控制器。 7. **逻辑单元（LE）**：LE是某些Altera器件中使用的逻辑构建模块，包括4输入LUT、可编程寄存器和进位链连接等。 8. **存储器逻辑阵列模块（MLAB）**：MLAB是两用模块，可以配置为普通逻辑阵列模块或存储器模块。 9. **片内匹配（OCT）**：支持驱动阻抗匹配和串联匹配，提高了信号完整性，简化了电路板设计。 10. **可编程功耗技术**：该技术能够自动优化逻辑、DSP和存储器模块的功耗，确保在满足性能需求的同时实现最低的功耗。 11. **实时在系统编程（ISP）**：允许在器件运行时对MAX II器件进行编程，可以在不影响整个系统工作的情况下对器件进行现场更新。 通过对Altera不同系列产品的深入解析，我们可以看到，无论是从高性能的Stratix系列到成本优化的Cyclone系列，还是从SoC FPGA的创新设计到ASIC的高效集成，Altera都为不同应用场景提供了全面的技术支持和解决方案。在选择合适的产品和技术方案时，需要综合考虑性能需求、成本预算、功耗控制等多个因素，以便做出最佳决策。