¿Qué es una Placa FPGA?
Una placa FPGA, también conocida como placa de evaluación FPGA o placa de desarrollo FPGA, es un dispositivo que contiene una FPGA (Field Programmable Gate Array) y componentes periféricos. Se utiliza en la etapa inicial del desarrollo de FPGAs o para aprender a desarrollar con esta tecnología.
Las FPGA suelen montarse en placas dedicadas de acuerdo con las especificaciones del producto, pero como estas placas dedicadas tardan en desarrollarse, las placas FPGA suelen utilizarse para evaluar las FPGA en las primeras fases de desarrollo del producto. Por este motivo, las placas FPGA suelen estar preparadas de antemano y equipadas con las distintas interfaces necesarias para desarrollar FPGAs.
Usos de las Placas FPGA
Las placas FPGA se emplean para evaluar y validar el desarrollo de productos sin retrasos, tanto en términos de hardware (circuitos IC) como de software necesario para operar la FPGA.
Esto se debe a que, en la fase normal de desarrollo del producto que implica el desarrollo de la FPGA, la verificación de la circuitería interna del CI y del software operativo aún está en curso. Además, la placa de evaluación con componentes de circuitos periféricos dedicados a menudo está incompleta y en desarrollo.
Es posible desarrollar el hardware y el software de todos los componentes en un trabajo en serie, pero esto requeriría un calendario de desarrollo del producto muy largo. Aunque haya algunas funciones redundantes, una placa FPGA es un elemento valioso para los diseñadores, ya que les permite verificar el funcionamiento durante el desarrollo del CI.
Principio de las Placas FPGA
En principio, para que funcione una FPGA se necesitan los siguientes componentes: un CI, que es la FPGA propiamente dicha; una placa para conectar las distintas fuentes de alimentación y el cableado de polarización (como las señales de reloj para los circuitos digitales) al CI; y un software embebido dedicado en una computadora para enviar diversas señales de control digital.
Utilizando una placa FPGA con estos componentes integrados, puede evaluarse y verificarse en principio el funcionamiento del sistema de circuitos eléctricos de las FPGA.
Existen varias bibliotecas de funciones de placas FPGA, que incluyen una amplia variedad de interfaces, disponibles en diversos fabricantes. Sin embargo, los modelos más sofisticados suelen ser costosos.
Otra información sobre las Placas FPGA
1. Uso de las Placas FPGA
Además de su uso en la evaluación y desarrollo preliminar de productos basados en FPGA, las placas FPGA también tienen otras aplicaciones:
- Verificación del funcionamiento del software de aplicación integrado
- Aplicaciones de evaluación y verificación de circuitos integrados para circuitos digitales
- Aplicaciones de introducción al diseño relacionado con FPGA
Existe una amplia gama de placas FPGA disponibles de diversos fabricantes, desde placas especializadas multifuncionales y de alto rendimiento hasta placas fáciles de usar para uso introductorio. Es recomendable seleccionar la placa FPGA que mejor se adapte al propósito específico que se desea alcanzar.
La razón detrás de esta recomendación, es que el ritmo de la innovación tecnológica en la industria digital es rápido, e incluso si adquiere una placa FPGA cara para un uso futuro, es posible que necesite adquirir una nueva placa cuando se requieran otras funciones como resultado de la innovación tecnológica.
2. Ventajas de las Placas FPGA frente a los ASIC
Las FPGAs incorporan un sistema de interconexiones lamado matriz de compuertas (Gate Array), que permite a los diseñadores realizar posteriormente una gran cantidad de funciones de forma programable. Como resultado, la circuitería interna del propio CI es redundante y varias funciones están preinstaladas en el CI.
Si bien los circuitos integrados específicos de aplicación (ASIC, por sus siglas en inglés) diseñados y optimizados tienen mejores indicadores de rendimiento, como velocidad de respuesta y consumo de energía, la ventaja de las placas FPGA es que permiten realizar las funciones deseadas de manera inmediata, sin incurrir en costos de desarrollo de máscaras (para el diseño del circuito del CI).
Con el fino CMOS actual, los costes de desarrollo de máscaras de CI y los periodos de desarrollo suelen ser enormes, y a menudo es difícil desarrollar ASIC dedicados sin cantidad y precio. En estos casos, una placa FPGA que pueda utilizarse fácilmente para verificar el funcionamiento del software de aplicación de la parte digital es una herramienta útil para diseñadores y desarrolladores.