Altera или xilinx что выбрать
Сделай шаг к ПЛИС
Ты ждал знак? Вот он!
Много лет я не решался начать программировать ПЛИС, потому что это сложно, дорого и больно (как мне казалось). Но хорошо, когда есть друзья, которые помогают сделать первый шаг. И теперь я не понимаю одного — ПОЧЕМУ Я ЖДАЛ ТАК ДОЛГО?
Сейчас я помогу сделать первый шаг и тебе!
А зачем оно мне?
Ты устал постоянно читать доки по своему МК или держать кучу информации в голове. Ты все переписал на asm, но скорости все равно не хватает. Ты подключил два внешних устройства к своему МК, подключаешь третье, но у тебя кончились прерывания, перестают работать те модули, что уже работали. Ты берешь другой МК, более мощный из той же линейки, но опять мануалы, регистры флагов, биты… ад. Меняешь платформу: переходишь на другой МК и выкидываешь на помойку свои знания по прежней платформе. Что бы ты не делал — оно дается тяжело. Ты находишь популярную платформу, в которой можно легко из компонентов собирать проект, но выше аппаратных ограничений данного МК все равно не удается прыгнуть… Где-то на краешке сознания иногда проскакивает мысль, что вот на ПЛИС это бы точно заработало быстро и параллельно, что это «именно та задача, которую бы надо решать на плис», но я стар/глуп/занят/etc чтобы суметь/начать такое делать.
Хочешь наконец вздохнуть свободно? Идем дальше!
Радость от разработки на ПЛИС
У меня был тяжелый рабочий день. С одной работы я приехал на вторую работу, потом на дачу, вечером домашние дела, уроки, потом семейный просмотр кино и только в 23 часа я оказался совершенно свободен! Сказать, что я был уставший — ничего не сказать. Но в таком состоянии я сел за ноут с твердой целью: сделать генератор меандра на 440 Гц. Прошло 20 минут и я уже слышал его в наушниках. Я не верил своим ушам! Еще 15 минут мне потребовалось, чтобы сделать ШИМ и менять громкость. К тому времени плата с ПЛИС у меня была всего с неделю и до этого я пролистал всего пару книг по Verilog.
В тот вечер я понял: ВОТ ОНО! Вот та платформа, в которой я быстро и легко могу превращать свои мысли в реально работающее железо!
Почему так?
Проблема выбора
Сильно останавливают вопросы, что выбрать: Altera/Xilinx, Verilog/VHDL, какую отладочную плату взять. Но обо всем по порядку.
Производитель
Я выбрал Altera. Почему? Ну мы вот так с другом решили, хотя название Xilinx мне красивее. НО. Если ты сейчас не можешь выбрать, то я сделаю это за тебя. Тебе нужен Altera! Почему? Я не знаю. Сейчас важнее сделать шаг: сделать выбор. Я выбрал Altera и пока не пожалел. 
Берем Verilog — потомучто… ну ты понял. 
Отладочная плата
На выбор отладочной платы ушло больше всего времени. Понятно, что платы отличаются установленной микросхемой ПЛИС. А микросхемы ПЛИС отличаются друг от друга количеством элементов. Но совершенно не понятно, сколько их потребуется для твоих тестовых проектов. Поэтому большую часть времени я потратил на поиск всевозможных проектов на ПЛИС на предмет того, чтобы узнать, сколько они потребляют ресурсов ПЛИС.
В семействе Altera, за разумные деньги мы можем купить платы с CPLD MAX II на 240, 570 и 1270 элементов, либо более старшие микросхемы FPGA, которые Cyclone 1, 2, 3, 4 с количеством до 10000 и более ячеек. Как же выбрать?
Даже на базе 240 ячеек, проект Марсоход делает просто огромное количество проектов. Настоятельно рекомендую ознакомиться, чтобы иметь примерное представление о сложности проектов, которые можно уместить в 240 ячеек. С другой стороны, существуют проекты, которые полностью программируются под аппаратную копию определенного ПК, включая процессор и всю логику вокруг него (NES, Speccy, Orion, ЮТ-88, etc). Для этого уже требуется пять, десять и более тысяч ячеек. Плюс эти платы содержат дополнительные внешние устройства.
Поэтому я бы посоветовать взять что-то среднее между 240 и 10000 ячейками, с предпочтением в сторону увеличения в зависимости от доступных средств. На отладочной плате лишние ячейки это не страшно, а если их не хватит — уже ничего не поделаешь. Потом, когда устройство отлажено, станет ясно, сколько надо ячеек, купить под нужное количество, без лишнего «обвеса», дешевле и оставить в готовом устройстве.
То, чем действительно отличаются MAX от Cyclone’ов, кроме количества ячеек, это:
1) У серии MAX внутри нет PLL. На каждой отладочной плате есть генератор, как правило на 50 МГц. Основной массе проектов этого будет достаточно. Все синхронизации будут происходить путем деления 50 МГц на какое-нибудь значение. Либо, можно взять внешний генератор и подать на отдельный вход ПЛИС. А что, если потребуется частота выше 50 МГц? Мне не удалось с ходу найти генераторы выше 50 МГц. Но тут как раз на помощь и приходит PLL, который встроен в Циклоны. На нем можно умножить частоту, например, до 100 МГц.
2) В серии Cyclone встроены аппаратные блоки умножения. Их количество зависит от конкретной модели — тут как раз можно «всетаки заглянуть в инструкции», чтобы узнать сколько. Если предполагаете делать какой-то ЦОС, то они пригодятся: сэкономят ячейки, увеличат скорость. С другой стороны, если нет умножителей, их можно синтезировать, но у маленькой ПЛИС на это может не хватить ресурсов.
Во всем остальном у меня критерий «влезло/не влезло». Отладка на заведомо бОльшей, чем нужно плате, с последующей заливкой в минимально необходимую для этого.
Сколько нужно денег?
Программатор
Я считаю, что у меня нет времени, чтобы паять программаторы на рассыпухе.
300 рублей. Я свой брал на ебее, выглядит так: 
Отладочная плата
Выбор широкий, в зависимости от количества денег.
Начальный уровень 350 — 550 рублей. Это платы на MAX II (240 или 570 ячеек). Могут подойти для начального ознакомления и дальнейшего пристройства в конечные устройства. На плате есть генератор, пара кнопок, пара светодиодов, остальные 80 выводов на свое усмотрение. 
Блок питания
Обязательно должен быть, но не всегда идет в комплекте. Потребуется БП на 5 вольт и ток 2А.
Средний уровень от 900 до 1500 рублей. Это платы Cyclone 1, 2, 3, 4 отличающиеся в основном количеством ячеек.
Маркируются примерно так:
EP2C5T144 — Cyclone 2 примерно 5к ячеек
EP4CE6E22C8N — Cyclone 4 примерно 6к ячеек
EP2C8Q208C8N — Cyclone 2 примерно 8к ячеек
Можно заметить, что Cyclone 3 может иметь больше ячеек, чем Cyclone 4.
Вот несколько вариантов:
835 рублей.
ALTERA FPGA CycloneII EP2C5T144 Minimum System Board for Learn good 
880 рублей
Altera CycloneII EP2C5T144 FPGA Mini Development Learn Core Board E081 
1265 рублей
EP2C8 EP2C8Q208C8N ALTERA Cyclone II FPGA Evaluation Development Core Board 
Платы с расширенными возможностями. Это платы, на которых установлены дополнительные модули (UTP, USB, AUDIO), разъемы (SD, VGA), кнопки, переключатели, светодиоды, семисегментные индикаторы и т.д. Либо может идти базовая плата, а к ней могут прилагаться платы расширения отдельно.
Вот основная плата. На ней есть 2 светодиода, 2 кнопки, 4 переключателя, семисегментный интикатор и микросхема оперативной памяти. 
Плата расширения. На ней распаяны SD, VGA, а так же контроллеры USB(High Speed USB2.0 Chip: CY7C68013A), AUDIO(Sound Card up to 96kHz/32bit ADC/DAC: WM8731S), UTP(100M Ethernet interface: DM9000A): 
Эти платы просто вставляются одна в другую, но у меня она пока лежит в ящике. Для своих поделок у меня макетка, с которой я соединяюсь шлейфом, который идет в комплекте. Еще в комплекте идет блок питания на 5 вольт.
Altera Cyclone NIOS II SOPC FPGA Development Learning Board EP2C8Q208C8N+LCD1602 — 2670 рублей 
Terasic Altera FPGA DE0-Nano Cyclone IV Development and Education Board — 4600 рублей 
Но в целом, большие и дорогие отладочные платы я бы не рекомендовал сразу покупать. Дорогие покупки должны быть обоснованы, сейчас же пока не ясно что подойдет лучше. Ясно станет, когда начнется практика.
Заказал, ждем
Пока идут платы, можно начать себя морально и технически готовить:
— Установить Quartus II v.11.1
Почитать:
— Книга: А.К. Поляков Языки VHDL и Verilog в проектировании цифровой аппаратуры 2003
— www.kit-e.ru/articles/circuit/2008_3_161.php — Краткий курс HDL
— Уроки на марсоходе по верилогу, архитектура, простые советы по стилю.
— VERILOG как образ жизни
— Хорошие примеры (EN)
— Как начать работать с ПЛИС (Xilinx)
Мы ждем от тебя интересных проектов на ПЛИС!
PS. Обращаясь к тебе на «ты», я обращаюсь, как к равному, личности, а не части толпы. Если обращение на «ты» оскорбило, прошу меня извинить.
ВНИМАНИЕ! Verilog и ПЛИС не являются серебряной пулей и волшебным средством решения любых задач, они не могут заменить микроконтроллеры во всех проектах. Для работы с ПЛИС требуется определенный уровень технической подготовки. Вы сами несете ответственность за все решения в вашей жизни. Автор снимает с себя ответственность за возможные финансовые и временные потери, связанные с вашими исследованиями в области ПЛИС и Verilog.
[hardware][fpga] Altera vs Xilinx
Хочется поиграться с верилогом, нарисовать в итоге простенький 16-32битный процессор с поддержкой виртуальной памяти.
А теперь вопрос, что лучше выбрать:
Кто что может посоветовать? Сам склоняюсь к альтере, как с ней идёт какой-то софт.
Re: [hardware][fpga] Altera vs Xilinx
А набрать «altera linux» «xilinx linux» в качестве первых запросов религия не позволила, да? 🙂
Кстати, что за религия такая?
Re: [hardware][fpga] Altera vs Xilinx
Это не религия, просто хотелось услышать (и, возможно, поспрашивать) людей, реально работающих с сабжем. Вот =)
Re: [hardware][fpga] Altera vs Xilinx
Re: [hardware][fpga] Altera vs Xilinx
Re: [hardware][fpga] Altera vs Xilinx
Бесплатные они весьма ограничены. Лучше все-же ломаные взять.
Re: [hardware][fpga] Altera vs Xilinx
Хотя это возможно, просто не нужно.
И еще. Из личного опыта: можно ничего не покупать. Достаточно моделировать на post plase&route. Это гарантия того, что все в железе заведется 99%.
Re: [hardware][fpga] Altera vs Xilinx
А что плохого с альтерой? У неё вроде бы в два раза больше «логических гейтов», если сравнивать с «логическими ячейками». (Не представляю, в чём основная разница и стоит ли этим меряться)
Re: [hardware][fpga] Altera vs Xilinx
Re: [hardware][fpga] Altera vs Xilinx
>Бесплатные они весьма ограничены. Лучше все-же ломаные взять.
Зачем же человеку советовать плохое? Мы же тут же за свободу и чистоту 🙂
С Altera я работал только на Windows и только на AHDL, поэтому мой опыт к открытым инструментам не имеет отношения. И было это в году 2001-м. Софт был честный, так как все происходило в центре обучения технологиям Altera, который был создан на базе моей кафедры, на которой я обучался.
Хотя на Icarus Verilog я гонял собственную модель цифровой части GPS-применика. Но до железа это дело не довел. Это у меня был один дерзкий проектик в свое время, но так как я сам его делал, то никакого там софта прикупить не имел возможности. Вообще, политика xilinx и altera враждебна любителям-одиночкам.
Re: [hardware][fpga] Altera vs Xilinx
Да, насчёт любителей и одиночек ты прав. А что ещё можно сказать о политике altera/xilinx? Кто из них больший засранец? 😉
Re: [hardware][fpga] Altera vs Xilinx
Предпоследний вопрос: в какую плис «влезет» бОльшее число гейтов (сори за «ламерскую» формулировку). Ну, или в какой из плиз микроблейз будет использовать меньший процент ячеек и будет ли разница существенна (в 1.5 раза)?
Re: [hardware][fpga] Altera vs Xilinx
Интересно, что за заразная идея появилась в воздухе?
Как объективно оценить параметры FPGA разных производителей?
В настоящее время не существует стандартизированного метода оценки FPGA, который разработчики могли бы использовать при выборе этого компонента для своих приложений. Компания Altera предложила методику, которая позволяет оценить производительность, коэффициент заполнения кристалла и время компилирования FPGA разных производителей. Эта методика обсуждается на примере сравнения FPGA семейств Stratix III и Virtex-5. Статья представляет собой сокращенный перевод работы [1].
Как выбрать наиболее подходящий для данного приложения тип FPGA? Все инженеры сталкиваются с этой проблемой. Каждый производитель FPGA утверждает, что его компонент имеет несколько большее быстродействие, требует для компиляции несколько меньшее время и потребляет несколько меньшую мощность и т.д. Кроме того, любая компания способна придумать такие показатели, с помощью которых ее компоненты будут выглядеть гораздо лучше по сравнению с конкурирующими устройствами. Возникает вопрос — какие показатели отражают реальные характеристики, а какие служат лишь маркетинговым целям?
Компания Altera производит оценку FPGA с помощью программного средства разработки Quartus II, используя комплексный набор типовых проектов заказчика, которые отражают различные области применения, например сетевые технологии, телекоммуникации, беспроводная и бытовая техника. К тому же проекты реализованы на основе различной технологии, например ASIC, вентильные матрицы и FPGA других производителей. Отобранные проекты (которые хранятся в защищенной базе данных) используются для того, чтобы сравнить функционирование реальных устройств заказчиков с разрабатываемой в текущий момент архитектурой. Проекты, не оптимизированные для FPGA компании Altera, оцениваются по результатам более 150 тыс. тестов; затем на основе анализа предлагаются рекомендации по совершенствованию архитектуры следующих поколений FPGA или инструментов разработки.
На основе указанного процесса анализа (и учитывая тот факт, что в настоящее время отсутствует стандартизованный процесс тестирования и оценки) компания Altera разработала собственную объективную методику оценки, которая основана на реальных проектах и одобрена отраслевыми экспертами. Однако возникает проблема: имеющиеся проекты являются собственностью заказчиков Altera, и компания не может предоставить их другим заказчикам для оценки своих FPGA. Несмотря на то, что все понимают смысл этого ограничения, возникает определенный скептицизм конечных пользователей. Например, из-за того, что разработчики не имеют возможности собственноручно проверить утверждение о том, что FPGA семейства Stratix III в среднем на 35% быстрее FPGA Virtex-5, компилируется в три раза быстрее, чем FPGA Virtex-5, а коэффициент заполнения кристалла в среднем равен 95%, оно воспринимается скептически.
Для того чтобы уменьшить скептицизм конечных пользователей по отношению к заявленным оценкам, компания Altera отобрала готовые проекты и совместно с заказчиками провела анализ параметров FPGA, результаты которого представлены ниже. В этом анализе сравнивались FPGA Stratix III и Virtex-5 по таким параметрам как производительность ядра, коэффициент заполнения и время компилирования для проектов различной сложности.
Для сравнительного анализа были отобраны семь наиболее популярных и крупных проектов на интернет-ресурсе www.opencores.org, которые представлены в таблице 1.
