Целостность сигналов и проектирование печатных плат для Xilinx FPGA

Описание курса
Курс знакомит слушателей со всеми аспектами технологии обеспечения целостности сигналов при проектировании высокоскоростных интерфейсов между Xilinx FPGA и прочими компонентами. Предлагаемый материал включает в себя изучение технологии и методологии проектирования высокоскоростных интерфейсов и, помимо этого, позволяет получить базовые знания по проектированию высокоскоростных шин и тактовых сигналов, с рассмотрением таких вопросов, как согласование линий передачи, нагрузка и джиттер.

Полное моделирование проводится с использованием IBIS моделей в среде Mentor Graphics HyperLynx. Кроме того, на занятиях рассматриваются вопросы контроля эффектов PCB и согласования внутри кристалла. Курс состоит из лекционного материала, демонстраций и самостоятельных лабораторных работ.

Продолжительность
3 дня

Кому будет полезен курс?
Разработчикам цифровой аппаратуры и печатных плат, а также ученым, инженерам, технологам, реализующим проекты на Xilinx FPGA и желающим освоить методы построения высокоскоростных интерфейсов, свободных от каких-либо проблем с целостностью сигналов.

Что нужно знать заранее?
• Опыт проектирования на FPGA
• Знакомство с основными принципами проектирования печатных плат для высокоскоростной передачи данных
• Базовые знания в части проектирования цифровых и аналоговых схем
• Знакомство со средой проектирования Xilinx Vivado

Программное обеспечение
• Vivado Design Suite
• Mentor Graphics HyperLynx

По завершении курса вы будете иметь все необходимые навыки для того чтобы:
• Правильно интерпретировать эффекты в части целостности сигналов
• Уметь предвидеть и преодолевать проблемы, связанные с нарушением целостности сигналов
• Симулировать эффекты нарушения целостности сигналов
• Корректно использовать правила проектирования при разработке печатных плат
• Применять технологии обеспечения целостности сигналов для высокоскоростных интерфейсов между Xilinx FPGA и внешними микросхемами
• Уметь организовать проектирование печатных плат с учетом требований FPGA
• Правильно выполнять разводку цепей питания
• Выполнять проектирование с учетом температурных эффектов

Структура курса

День 1
• Введение в теорию обеспечения целостности сигналов
• Линии передачи
• IBIS модели и программные инструменты для работы с ними
• Лабораторная работа 1: Запуск HyperLynx – Знакомство с инструментами для проверки целостности сигналов. Использование HyperLynx для ввода схемы, моделирования и симуляции. Изменение стандартной IBIS модели для задания параметров источника сигнала, определение параметров печатной платы средствами встроенного редактора.
• Отражения
• Лабораторная работа 2: Анализ отражений – Определение схемы и выполнение моделирования с различными параметрами для изучения эффекта отражения
• Перекрестные помехи
• Лабораторная работа 3: Анализ перекрестных помех - Использование симуляции, анализа топологии схемы и печатной платы для уменьшения влияния перекрестных помех
• Анализ целостности сигнала
• Планирование цепей питания

День 2
• Введение в проектирование печатных плат
• Энергопотребление ПЛИС
• Лабораторная работа 4: Анализ электропитания – Начальная оценка электропитания с помощью таблицы Excel, с последующим более точным анализом требований по электропитанию в Vivado Power Analyzer
• Конфигурирование FPGA и печатная плата
• Сопряжение сигналов: Общие вопросы сопряжения
• Сопряжение сигналов: сопряжение с FPGA
• Лабораторная работа 5: Планирование интерфейсов ввода/вывода – Использование инструмента Pin Planning для размещения и определения параметров контактов ввода/вывода
• Архитектура кристалла и корпуса
• Конструкция печатных плат
• Температурные эффекты
• Лабораторная работа 6: Температурные эффекты - Определение максимальной температуры перехода и расчет допустимого теплового сопротивления
• Инструменты для планирования и проектирования печатных плат
• Подведение итогов по проектированию печатных плат