carte FPGA

Qu’est-ce qu’une carte FPGA ?

Une carte FPGA (carte d’évaluation FPGA ou carte de développement FPGA) est une carte (board) avec un FPGA (Field Programmable Gate Array) et des composants périphériques. ON l’utilise dans la phase initiale du développement FPGA ou pour l’apprentissage du développement FPGA.

Les FPGA sont généralement montés sur des cartes dédiées conformément aux spécifications du produit. Toutefois, comme celles-ci prennent du temps à développer, les cartes FPGA servent généralement à évaluer les FPGA dans les premiers stades du développement du produit. C’est pourquoi ces cartes sont généralement préparées à l’avance, puis équipées des différentes interfaces nécessaires au développement des FPGA.

Utilisations des cartes FPGA

Les cartes FPGA servent à évaluer et à valider sans délai le développement d’un produit, tant en ce qui concerne les circuits intégrés (matériel) que la préparation logicielle requise pour faire fonctionner le FPGA.

En effet, dans la phase normale de développement d’un produit impliquant le développement d’un FPGA, la vérification des circuits IC internes et du logiciel d’exploitation est toujours en cours. Ainsi, la carte d’évaluation avec les composants de circuits périphériques dédiés est souvent encore incomplète et tout est encore en cours de développement.

Il est possible de développer le matériel et le logiciel pour tous les composants en série, mais cela nécessiterait un calendrier de développement du produit très long. Même s’il y a quelques fonctions redondantes (supplémentaires), une carte FPGA est un élément précieux pour les concepteurs. En effet, elle leur permet de vérifier le fonctionnement pendant le développement du circuit intégré.

Principe des cartes FPGA

Pour faire fonctionner un FPGA, les composants suivants sont en principe nécessaires : un circuit intégré (qui est le FPGA lui-même), une carte pour connecter les différentes alimentations et le câblage de polarisation (tels que les signaux d’horloge pour les circuits numériques) au circuit intégré et un logiciel embarqué dédié sur un PC pour envoyer divers signaux de contrôle numériques.

En utilisant une carte FPGA avec ces composants emballés et intégrés, le fonctionnement du système de circuit électrique des FPGA peut être évalué et vérifié en principe.

Diverses bibliothèques de fonctions de cartes FPGA, comprenant une grande variété d’interfaces, sont disponibles auprès de différents fabricants. Toutefois, les modèles les plus sophistiqués sont également très coûteux.

Autres informations sur les cartes FGA

1. Utilisation des cartes FPGA

Comme indiqué ci-dessus, les cartes FPGA sont souvent utilisées pour l’évaluation préliminaire et le développement de produits basés sur des FPGA. Cependant, elles peuvent également être utilisées aux fins suivantes :

• Pour la vérification du fonctionnement des logiciels d’application intégrés
• Pour l’évaluation des circuits intégrés et applications de vérification pour les circuits numériques
• Pour l’introduction à la conception liée aux FPGA

Une large gamme de cartes FGPA est disponible auprès de différents fabricants, allant des cartes spécialisées multifonctionnelles et très performantes jusqu’à celles faciles à utiliser pour l’initiation. Il est don recommandé de choisir celle qui correspond le mieux à l’objectif que vous souhaitez atteindre.

En effet, le rythme des innovations technologiques dans l’industrie numérique est rapide. De ce fait, même si vous achetez une carte FPGA coûteuse pour un usage futur, vous devrez peut-être être amené en acheter une nouvelle lorsque d’autres fonctions seront requises à la suite d’innovations technologiques.

2. Avantages des FPGA par rapport aux ASIC

Les FPGA intègrent un système d’interconnexions appelé “Gate Array”, qui permet aux concepteurs de réaliser ultérieurement une multitude de fonctions programmables. Par conséquent, les circuits internes du circuit intégré lui-même sont redondants et diverses fonctions y sont préinstallées.

Bien que les indicateurs de performance du circuit intégré lui-même, tels que la vitesse de réponse et la consommation d’énergie, soient inférieurs à ceux des ASIC spécialement conçus et optimisés, l’avantage est que les fonctions souhaitées peuvent être réalisées immédiatement. Elles peuvent l’être sans qu’il soit nécessaire d’engager des frais de développement de masques (pour la conception de la configuration du circuit intégré).

Avec le CMOS fin d’aujourd’hui, les coûts de développement des masques de circuits intégrés et les périodes de développement tendent à être énormes. Il est donc souvent difficile de développer des ASIC dédiés sans quantité et sans prix. Dans de tels cas, une carte FPGA qui peut facilement être utilisée pour vérifier le fonctionnement du logiciel d’application de la partie numérique est un outil utile pour les concepteurs et les développeurs.