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FPGA系统设计中,其功耗怎样去估计的?

发布网友 发布时间:2022-04-30 02:02

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2个回答

热心网友 时间:2022-06-28 16:22

不知道你用的是哪家的产品,我们用的是Xilinx的;考虑FPGA功耗当然要考虑所有的功耗,包括VCCIO/VCCAUX/VCCINT;VCCIO*ICCIO是外围IO部分的功耗,输入/输出管脚越多、时钟频率越高,功耗也越大;VCCAUX则给内部的DCM等时钟电路和LVDS等差分信号供电,也要考虑进来;VCCINT是内部Fabric的供电,这也是整个FPGA功耗的最大的一部分,内部资源用的越多,功耗也就越大;我们曾经测试过,每例化一个DDS,系统电流就上升200~300mA;因此,FPGA的功耗应该是动态功耗与静态功耗之和,并考虑各路供电功耗之和;幸好厂商的软件提供了功耗估计的功能,当你的逻辑设计确定之后,可以通过厂商提供的软件来估计系统功耗。追问在设计板子的时候,是不是应该按最大的功耗来提供电压和电流,那么这样跟具体设计还有关系么,一般一个片子要预留20%以上的空间,这个总功耗会有一个上限吧,超过这个值片子会烧坏,怎么估计给内核和IO供电的电流呢,比如一个开关电源芯片最大可提供10A,电流很大的话除了浪费有没有可能对片子不好呢,还是电流大小由片子本身来决定。

追答那当然,设计的时候按照最大功耗来考虑;不过FPGA厂商和一些电源管理芯片厂商如TI/NS都会推出FPGA供电解决方案的,你可以照着方案做;举个例子,我曾经用过Virtex-4 SX55,就用三个TPS54610供电的,1.2V/2.5V/3.3V,每路最大6安培;

热心网友 时间:2022-06-28 16:22

FPGA的功耗是动态功耗与静态功耗之和,并考虑各路供电功耗之和

功耗分析
  整个FPGA设计的总功耗由三部分功耗组成:1. 芯片静态功耗;2. 设计静态功耗;3. 设计动态功耗。
  ● 芯片静态功耗:FPGA在上电后还未配置时,主要由晶体管的泄露电流所消耗的功耗。
  ● 设计静态功耗:当FPGA配置完成后,当设计还未启动时,需要维持I/O的静态电流,时钟管理和其它部分电路的静态功耗。
  ● 设计动态功耗:FPGA内设计正常启动后,设计的功耗;这部分功耗的多少主要取决于芯片所用电平,以及FPGA内部逻辑和布线资源的占用。
  显而易见,前两部分的功耗取决于FPGA芯片及硬件设计本身,很难有较大的改善。可以优化是第3部分功耗:设计动态功耗,而且这部分功耗占总功耗的90%左右,因此所以降低设计动态功耗是降低整个系统功耗的关键因素。上面也提到过功耗较大会使FPGA发热量升高,那有没有一个定量的分析呢?答案当然是有,如下式:
  Tjmax > θJA * PD + TA
  其中Tjmax表示FPGA芯片的最高结温(maximum junction temperature);θJA表示FPGA与周围大气环境的结区热阻抗(Junction to ambient thermal resistance),单位是°C/W;PD表示FPGA总功耗(power dissipation),单位是W;TA表示周围环境温度。
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