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Altera非易失MAX 10 FPGA如何为空间受限系统提供高效的解决方案

2020-01-16 10:12 次阅读

非易失性FPGA以其低功耗、高性价比的特点在低成本FPGA市场中展露潜力。据Altera公司产品营销资深总监Patrick Dorsey介绍,全球FPGA一年的市场规模为50亿美元,其中低成本FPGA约为15亿美元,而非易失性FPGA则占低成本FPGA的三分之一,即不久的将来,其市场规模将达到5亿美元。

在硅片融合的趋势之下,器件数量的降低、系统级别的功能集成成为FPGA主要的技术方向。日前,Altera非易失MAX 10 FPGA据称这是业界首款非易失、双配置的FPGA,结合了双配置闪存、模拟模块、嵌入式处理以及DDR3外部存储器接口等功能。与其他低成本FPGA相比,高度集成的非易失FPGA电路板面积锐减50%。

Altera非易失MAX 10 FPGA如何为空间受限系统提供高效的解决方案

Altera公司产品营销资深总监Patrick Dorsey

MAX 10 FPGA是空间受限系统的高效解决方案

与传统FPGA(图1)相比,MAX 10进行了系统级别的集成,使其在整个系统中的价值得以最大化(图2)。首先,通过集成片内闪存,MAX 10 FPGA在不到10 ms内就可完成配置。对于系统管理应用,瞬时接通特性使得MAX 10 FPGA成为系统电路板上最先工作的器件,控制其他电路板元器件的启动。在数据通路应用中,瞬时接通特性支持MAX 10 FPGA在上电时提供积极的用户交互功能。

Altera非易失MAX 10 FPGA如何为空间受限系统提供高效的解决方案

图1:传统的FPGA系统组成。

Altera非易失MAX 10 FPGA如何为空间受限系统提供高效的解决方案

图2:MAX 10简化了传统的FPGA系统。

其次, MAX 10 FPGA集成的片内闪存支持双配置,在一个芯片中实现两个FPGA设计。利用双配置功能,器件可以完成失效安全更新,一个闪存模块指定用于更新镜像,而另一个模块保留用于“安全”工厂镜像。通过这一功能,能够更快地部署系统,降低维护成本,运行生命周期更长。

第三,MAX 10 FPGA集成包括ADC以及温度检测二极管的模拟模块。可用于需要系统监视的应用中(例如温度控制和触摸屏人机接口控制等)。集成模拟模块降低了电路板复杂度,减小了延时,实现了更灵活的采样排序,包括双通道同时采样等。

第四,MAX 10 FPGA支持Altera软核Nios II嵌入式处理器的集成,为嵌入式开发人员提供了单芯片、完全可配置的瞬时接通处理器子系统。利用集成在MAX 10 FPGA中的Nios II嵌入式处理器,器件可以用于复杂的控制系统中。

“MAX 10 FPGA(图3)在一个器件中集成了很多功能,满足了市场上对节省空间、降低成本和功耗的需求。早期试用计划的数百名客户已经认识到嵌入式闪存技术与可编程逻辑、模拟、DSP和微处理器功能相结合的优势,现在,所有客户都使用了MAX 10器件、电路板、IP和软件。”Patrick Dorsey说。

Altera非易失MAX 10 FPGA如何为空间受限系统提供高效的解决方案

图3:更少的BOM,更小的PCB,可实现瞬时接通配置。

此外,MAX 10 FPGA使用辅助的Altera Enpirion电源器件,进一步提高了在集成和封装方面的系统总价值。Enpirion电源产品是高度集成的解决方案,可简化电路板设计,减少BOM成本。

MAX 10 FPGA系列产品使用TSMC 55 nm嵌入式闪存工艺技术,现已开始发售,相关评估套件和设计解决方案也可同步供货。多种设计解决方案包括了Quartus II软件、评估套件、设计实例,以及通过Altera设计服务网络(DSN)提供的设计服务,还有文档和培训等,有助于用户加速系统开发进程。

高集成度成为FPGA主要技术趋势

Patrick Dorsey表示,不论是低成本FPGA还是高端FPGA,越来越多的功能集成都是一个主要的发展趋势。与竞争对手相比,同类产品仅是将闪存和FPGA的晶圆封装在一起,并非真正意义上的单芯片,或者是产品本身是CPLD而非FPGA结构,其功能非常简单,没有DDR、PLL、Nios处理器以及数模转换功能,性能要远远弱于MAX 10 FPGA,高集成度是Altera的显著优势。

而除了器件本身的功能集成,FPGA也将越来越多地实现系统级的功能集成。例如基于Intel最新的封装技术,能够实现更高效的低成本、多晶圆的集成,这也意味着更多的系统级能力会被集成到FPGA系统中,FPGA也将越来越多地成为片上系统的一部分,其功能将会超越3D系统集成封装,迎来更大的市场空间。

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AD7156 超低功耗、1.8 V、3 mm × 3 mm、双通道电容式转换器

AD7147A CapTouch®单电极电容式传感器专用可编程控制器

和特点 可编程电容数字转换器(CDC) - 欲了解更多信息,请参考数据手册。 片内自动校准逻辑自动补偿环境变化自适应的阈值和灵敏度电平 寄存器映射与AD714x兼容 用片内RAM存储校准数据 SPI兼容型(串行外设接口兼容)接口(AD7147A) I2C兼容型串行接口(AD7147A-1) 串行接口专用独立VDRIVE电平 25引脚、2.3 mm × 2.1 mm WLCSP封装 从触摸到响应的延迟时间极短产品详情 AD7147A CapTouch™控制器设计用于电容式传感器,以实现按钮、滚动条和滚轮等功能。这种传感器只需一层PCB板,为超薄型应用创造了可能。AD7147A是一种配备片内环境校准功能的集成式CDC。该CDC有13个输入通道,通过一个开关矩阵与一个16位、250 kHz Σ-Δ型转换器相连。该CDC能够感知外部传感器的电容变化,并借助此信息来记录传感器激活事件。通过对寄存器进行编程,用户可完全控制CDC设置。高分辨率传感器要求在主机处理器上运行较少的软件,可能需要两层PCB。AD7147A设计用于单电极电容式传感器(接地传感器)。配有一个有源屏蔽输入,以尽可能降低传感器中的噪声影响。AD7147A配有片内校准逻辑,用以补偿周围环境发生的变化。只要传感...
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AD7147A CapTouch®单电极电容式传感器专用可编程控制器

AD7151 用于近程传感的超低功耗单通道电容式转换器

和特点 超低功耗工作电压(V):2.7 V至3.6 V;工作电流:70 µA 响应时间:10 ms 自适应式环境补偿技术 1个电容输入通道传感器电容(CSENS)0 pF,最高13 Pf灵敏度可达1 fF 经过EMC测试 两种运行模式固定设置的独立运行模式用户自定义设置的微控制器接口运行模式 近程检测输出标志 双线串行接口(I2C兼容) 工作温度:-40°C至+85°C 10引脚MSOP封装产品详情 AD7151采用一种响应快速的超低功耗转换器,为电容式近程传感器提供了一种全面的信号处理解决方案。AD7150是AD7151的双通道形式。AD7151采用ADI公司的电容-数字转换器(CDC)技术,这种技术汇集了与实际传感器接口过程中起着重要作用的众多特性于一身,如高输入灵敏度,较高的输入寄生接地电容和泄漏电流容限。集成自适应式阈值算法可对因环境因素(如湿度和温度)或绝缘材料老化而导致传感器电容发生的任何变化进行补偿。默认情况下,AD7151采用固定加电设置以独立模式运行,并以一路数字输出显示检测结果。另外,AD7151也可通过串行接口与微控制器连接,可通过用户自定义设置对内部寄存器进行编程,而数据和状态信息则可从该器件中读取。AD7151工作电源电压为2.7...
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AD7151 用于近程传感的超低功耗单通道电容式转换器

AD7746 24位、双通道电容数字转换器

和特点 下载示例代码采用单芯片解决方案的新标准可与单一或差分浮动式传感器接口分辨率:最低4 aF(即最高21 ENOB)精度:4 fF线性度:0.01%共模(不可变)电容最大可达17 pF满量程(可变)电容范围:±4 pF耐受对地寄生电容:最大60 pF更新速率:10 Hz~90 Hz16 Hz时,50 Hz、60 Hz同时抑制片内温度传感器分辨率:0.1°C,精度:±2°C电压输入通道内部时钟振荡器双线式串行接口(I2C®兼容)电源:2.7 V至5.25 V单电源工作功耗:0.7 mA工作温度范围:–40°C~+125°C16引脚TSSOP封装 产品详情 AD7745/AD7746均为高分辨率、Σ-Δ电容数字转换器(CDC),可直接与电容传感器的电容连接进行测量。该芯片还具有高分辨率(24位无失码、最高21位有效分辨率)、高线性度(±0.01%)和高精度(±4 fF工厂校准)等固有特性。AD7745/AD7746的电容输入范围是±4 pF(可变),同时可接受最大17 pF共模电容(不可变),后者可以通过一个可编程片内数字电容转换器(CAPDAC)来平衡。AD7745拥有一个电容输入通道,AD7746则拥有两个通道。每个通道均可配置为单端输入或差分输入方式。AD7745/AD7746针对浮动式电容传感器而设计...
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AD7746 24位、双通道电容数字转换器

AD7745 24位、单通道电容数字转换器

和特点 采用单芯片解决方案的新标准可与单一或差分浮动式传感器接口分辨率:最低4 aF(即最高21 ENOB)精度:4 fF线性度:0.01%共模(不可变)电容最大可达17 pF满量程(可变)电容范围:±4 pF耐受对地寄生电容:最大60 pF更新速率:10 Hz~90 Hz16 Hz时,50 Hz、60 Hz同时抑制片内温度传感器▪ 分辨率:0.1°C,精度:±2°C电压输入通道内部时钟振荡器双线式串行接口(I2C®兼容)电源:▪ 2.7 V至5.25 V单电源工作▪ 功耗:0.7 mA工作温度范围:–40°C~+125°C16引脚TSSOP封装 产品详情 AD7745/AD7746均为高分辨率、Σ-Δ电容数字转换器(CDC),可直接与电容传感器的电容连接进行测量。该芯片还具有高分辨率(24位无失码、最高21位有效分辨率)、高线性度(±0.01%)和高精度(±4 fF工厂校准)等固有特性。AD7745/AD7746的电容输入范围是±4 pF(可变),同时可接受最大17 pF共模电容(不可变),后者可以通过一个可编程片内数字电容转换器(CAPDAC)来平衡。AD7745拥有一个电容输入通道,AD7746则拥有两个通道。每个通道均可配置为单端输入或差分输入方式。AD7745/AD7746针对浮动式电容传感器而设计。若...
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AD7745 24位、单通道电容数字转换器

AD7143 电容式触摸传感器专用可编程控制器

和特点 可编程的电容-数字转换器25 ms的更新速率(最大序列长度时)分辨率优于1 fF8个电容式传感器输入通道无需使用外部RC调谐元件 自动转换定序器片内自动校准逻辑自动补偿环境变化自适应式阈值和灵敏度水平 用片内RAM存储校准数据 I2C® 兼容型串行接口 串行接口专用独立VDRIVE电平 主机控制器中断输出 16引脚、4 mm × 4 mm LFCSP-VQ封装 2.6 V至3.6 V的工作电压 低工作电流全功耗模式:不足1 mA低功耗模式:50 µA产品详情 AD7143是具有片内环境校准功能的集成式电容-数字转换器(CDC),可用于需要采用新型用户输入法的系统。AD7143可与外部电容式传感器接口,从而实现电容按钮、滚动条和滚轮等功能。 CDC有8个输入通道,通过一个开关矩阵与一个16位、250 kHz sigma-delta (Σ-Δ)电容-数字转换器相连。该CDC能够感知外部传感器的电容变化,并借助此信息来记录传感器激活事件。外部传感器既可配置成一系列按钮,也可配置成一个滚动条或滚轮,或者各类传感器的组合。通过对寄存器进行编程,用户可完全控制CDC设置。高分辨率传感器要求在主机处理器上运行软件。AD7143配有片内校准逻辑,用以处理周围环境发生的变化。传...
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AD7143 电容式触摸传感器专用可编程控制器

AD7152 12位电容数字转换器(2个电容输入通道)

和特点 电容数字转换器 与浮动式传感器接口 分辨率:最低0.25 fF(即最高12 ENOB) 线性度:0.05% 共模(不可变)电容最大可达5 pF 内部时钟振荡器 双线式串行接口(I2C兼容) 单电源供电:2.7 V至3.6 V,功耗:100 μA 欲了解更多信息,请参考数据手册产品详情 AD7152/AD7153均为12位Σ-Δ型电容数字转换器(CDC),要测量的电容可直接连接到器件输入端。该器件结构具有高分辨率(12位无失码、最高12位有效分辨率)和高线性度(±0.05%)等固有特性。两款器件在每种工作模式下均有四种电容输入范围:在差分模式下为±0.25 pF至±2 pF,在单端模式下为0.5 pF至4 pF。AD7152/AD7153可接受最大5 pF共模电容(不可变),后者可以通过一个可编程片内数字电容转换器(CAPDAC)来平衡。AD7153拥有一个电容输入通道,AD7152则拥有两个通道。每个通道均可配置为单端输入或差分输入方式。两款器件均针对浮动式电容传感器而设计。AD7152/AD7153均有一个双线式I2C®兼容串行接口。二者均可采用2.7 V至3.6 V单电源供电,额定温度范围为−40°C至+85°C,采用10引脚MSOP封装。应用 汽车电子、工业和医疗系统,用于:压力测量位置检测液...
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AD7152 12位电容数字转换器(2个电容输入通道)

AD7843 触摸屏数字转换器

和特点 4线触摸屏接口 额定吞吐量:125 kSPS 低功耗:最大1.37 mW(125 kSPS,VCC = 3.6 V) 单电源(VCC):2.2 V至5.25 V 比率转换 高速串行接口 可编程8位或12位分辨率 2个辅助模拟输入 关断模式:最大1 µA 16引脚QSOP和TSSOP封装产品详情 AD7843是一款12位逐次逼近型ADC,具有同步串行接口以及用于驱动触摸屏的低导通电阻开关,采用2.2 V至5.25V单电源供电,吞吐量大于125 kSPS。AD7843采用的外部基准电压,可在1 V至+VCC范围内变化,而模拟输入范围为0 V至VREF。这款器件具有关断模式,此模式下功耗不足1 µA。AD7843提供两种封装:16引脚、0.15英寸、四分之一大小集成封装(QSOP). 和16引脚超薄紧缩小型封装(TSSOP)。查看QSOP 封装尺寸。(格式:pdf,大小:19,569 字节)同时也可查看AD7843的同类器件AD7873。AD7873与AD7843相似,但拥有更多功能,例如:一个片内温度传感器(-40°C至+ 85°C),2.5 V片内基准电压源,以及电池和触摸压力测量。方框图...
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AD7843 触摸屏数字转换器

AD7142 电容式触摸传感器专用可编程控制器

和特点 可编程的电容数字转换器36 ms的更新速率(最大序列长度时)分辨率优于1 fF14个电容式传感器输入通道无需使用外部RC调谐元件自动转换定序器片内自动校准逻辑自动补偿环境变化自适应的阈值和灵敏度电平用片内RAM存储校准数据SPI®兼容型串行接口(AD7142) I2C®兼容型串行接口(AD7142-1) 串行接口专用独立VDRIVE电平中断输出和GPIO 32-引脚、5 mm x 5 mm LFCSP_VQ封装 电源电压:2.6 V至3.6 V低工作电流全功率模式:小于1 mA低功耗模式:50 µA 产品详情 AD7142和AD7142-1是具有片内环境校准功能的集成式电容-数字转换器(CDC),可用于需要采用新型用户输入法的系统。AD7142和AD7142-1可与外部电容式传感器接口,从而实现电容按钮、滚动条或滚轮等功能。该CDC有14个输入通道,通过一个开关矩阵与一个16位、250 kHz Σ-Δ型电容数字转换器相连。该CDC能够感知外部传感器的电容变化,并借助此信息来记录传感器激活事件。外部传感器既可配置成一系列按钮,也可配置成一个滚动条或滚轮,或者各类传感器的组合。通过对寄存器进行编程,用户可完全控制CDC设置。高分辨率传感器要求在主处理器上运行较少的软件。 A...
发表于 02-22 12:39 288次 阅读
AD7142 电容式触摸传感器专用可编程控制器

AD7150 用于近程传感的超低功耗双通道电容式转换器

和特点 超低功耗工作电压(V):2.7 V至3.6 V;工作电流:100 µA 响应时间:10 ms 自适应式环境补偿技术 2个独立的电容输入通道传感器电容(CSENS)0 pF,最高13 Pf灵敏度可达1 fF 经过EMC测试 两种运行模式固定设置的独立运行模式用户自定义设置的微控制器接口运行模式 两个近程检测输出标志 双线串行接口(I2C兼容) 工作温度:−40°C至+85°C 10引脚MSOP封装产品详情 AD7150采用一种响应快速的超低功耗转换器,为电容式近程传感器提供了一种全面的信号处理解决方案。AD7151是AD7150的更低功耗、单通道形式。AD7150采用ADI公司的电容-数字转换器(CDC)技术,这种技术汇集了与实际传感器接口过程中起着重要作用的多种特色功能于一身,如高输入灵敏度,较高的输入寄生接地电容和泄漏电流容限。集成自适应式阈值算法可对因环境因素(如湿度和温度)或绝缘材料老化而导致传感器电容发生的任何变化进行补偿。默认情况下,AD7150采用固定加电设置以独立模式运行,并以两路数字输出显示检测结果。另外,AD7150也可通过串行接口与微控制器连接,可通过用户自定义设置对内部寄存器进行编程,数据和状态信息可从该器件中读取。 AD...
发表于 02-22 12:38 168次 阅读
AD7150 用于近程传感的超低功耗双通道电容式转换器

AD7147 CapTouch™单电极电容式传感器专用可编程控制器

和特点 可编程的电容-数字转换器(CDC)fF分辨率 13路电容传感器输入 9ms的更新速率(所有13路传感器输入) 无需外部RC元件 自动转换定序器 /li> 片内自动校准逻辑 自动补偿环境变化 自适应的阈值和灵敏度电平 寄存器图可与AD7142兼容 用片内RAM存储校准数据 SPI兼容型(串行外设接口兼容)串行接口(AD7147) I2C兼容型串行接口(AD7147-1) 串行接口专用独立VDRIVE电平 中断输出和通用输入/输出(GPIO) 24引脚、4 mm x 4 mm LFCSP封装 欲了解更多特性,请参考数据手册 产品详情 AD7147 CapTouch™控制器设计用于电容式传感器,以实现按钮、滚动条和滚轮等功能。这种传感器只需一层PCB板,为超薄型应用创造了可能。AD7147是一种配备片内环境校准功能的集成式CDC。该CDC有13个输入通道,通过一个开关矩阵与一个16位、250 kHz sigma-delta (Σ-Δ) 转换器相连。该CDC能够感知外部传感器的电容变化,并借助此信息来记录传感器激活事件。通过对寄存器进行编程,用户可完全控制CDC设置。高分辨率传感器只要求在主机处理器上运行较少的软件。AD7147设计用于单电极电容式传感器(接地传感器)。配有一个有源...
发表于 02-22 12:36 273次 阅读
AD7147 CapTouch™单电极电容式传感器专用可编程控制器

AD7877 触摸屏控制器

和特点 4线触摸屏接口 LCD降噪特性(STOPACQ引脚) 自动转换序列器与定时器 用户可编程的转换参数 片内温度传感器:-40°C至+85°C 2.5 V片内基准电压源 片内8位DAC 3个辅助模拟输入 1个专用GPIO和3个可选GPIO 3个中断输出 2个电池测量通道(0.5 V至5 V) 通过汽车应用认证 欲了解更多特性,请参考数据手册 产品详情 AD7877是一款12位逐次逼近型ADC,具有同步串行接口以及用于驱动触摸屏的低导通电阻开关,采用2.7 V至5.25 V单电源供电(2.2 V也可正常运转),吞吐速率为125 kSPS。AD7877可用于两个输入上的电池测量、温度测量和触摸压力测量。AD7877还具有一个2.5 V片上基准电压源。不使用时,可关断基准电压源以降低功耗。也可以使用外部基准电压,并可在1 V至+VCC范围内变化,模拟输入范围为0 V至VREF。这款器件具有关断模式,此模式下功耗不足1 µA。片上ADC的相位采集通过STOPACQ引脚来控制,这样可以降低来自LCD的噪声影响。用户可编程转换控制包括可变采集时间及第一转换延迟。每次转换可利用多达16个均值。该器件还有一个片上DAC,用来控制LCD背光或对比度。AD7877采用转换序列器与定...
发表于 02-22 12:25 73次 阅读
AD7877 触摸屏控制器

TMP411 ±1°C Programmable Remote/Local Digital Out Temperature Sensor

TMP411设备是一个带有内置本地温度传感器的远程温度传感器监视器。远程温度传感器,二极管连接的晶体管通常是低成本,NPN或PNP型晶体管或二极管,是微控制器,微处理器或FPGA的组成部分。 远程精度为±1 °C适用于多个设备制造商,无需校准。双线串行接口接受SMBus写字节,读字节,发送字节和接收字节命令,以设置报警阈值和读取温度数据。 TMP411器件中包含的功能包括:串联电阻取消,可编程非理想因子,可编程分辨率,可编程阈值限制,用户定义的偏移寄存器,用于最大精度,最小和最大温度监视器,宽远程温度测量范围(高达150°C),二极管故障检测和温度警报功能。 TMP411器件采用VSSOP-8和SOIC-8封装。 特性 ±1°C远程二极管传感器 ±1°C本地温度传感器 可编程非理想因素 串联电阻取消 警报功能 系统校准的偏移寄存器 与ADT7461和ADM1032兼容的引脚和寄存器 可编程分辨率:9至12位 可编程阈值限...
发表于 09-19 16:35 206次 阅读
TMP411 ±1°C Programmable Remote/Local Digital Out Temperature Sensor

TMP468 具有引脚可编程的总线地址的高精度远程和本地温度传感器

TMP468器件是一款使用双线制SMBus或I 2 C兼容接口的多区域高精度低功耗温度传感器。除了本地温度外,还可以同时监控多达八个连接远程二极管的温度区域。聚合系统中的温度测量可通过缩小保护频带提升性能,并且可以降低电路板复杂程度。典型用例为监测服务器和电信设备等复杂系统中不同处理器(如MCU,GPU和FPGA)的温度。该器件将诸如串联电阻抵消,可编程非理想性因子,可编程偏移和可编程温度限值等高级特性完美结合,提供了一套精度和抗扰度更高且稳健耐用的温度监控解决方案。 八个远程通道(以及本地通道)均可独立编程,设定两个在测量位置的相应温度超出对应值时触发的阈值。此外,还可通过可编程迟滞设置避免阈值持续切换。 TMP468器件可提供高测量精度(0.75°C)和测量分辨率(0.0 625°C)。该器件还支持低电压轨(1.7V至3.6V)和通用双线制接口,采用高空间利用率的小型封装(3mm×3mm或1.6mm×1.6mm),可在计算系统中轻松集成。远程结支持-55°C至+ 150°C的温度范围。 特性 8通道远程二极管温度传感器精度:±0.75&...
发表于 09-18 16:05 134次 阅读
TMP468 具有引脚可编程的总线地址的高精度远程和本地温度传感器