Skocz do zawartości

Zestaw uruchomieniowy na FPGA Gowin serii GW1N-9


FlyingDutch

Pomocna odpowiedź

Cześć,

już od jakiegoś czasu myślę nad własnym zestawem uruchomieniowym na układzie FPGA firmy Gowin. Postanowiłem ten zestaw oprzeć na układzie GW1N-LV9LQ144.

Jest to układ zawierający 8640 LUT i 6480 Flip_Flop - patrz porównanie zasobów układów FPGA Gowin serii GW1N:

https://www.gowinsemi.com/en/product/detail/46/

Dzięki temu na tym zestawie będzie można wypróbować Soft-CPU (np. z rodziny RISC-V) oraz bardziej skomplikowane IP Cores firmy Gowin:

https://www.gowinsemi.com/en/support/ip/

Dzisiaj miałem trochę czasu, aby usiąść nad tym projektem. Udało mi się zaprojektować układy potrzebne do setup'u Układu FPGA, zasilanie banków układu FPGA, układ USB 2 JTAG (układ będzie można programować przez programator JTAG oparty na układzie scalonym FT2232, oraz przez header JTAG). Pamieć RAM (PSRAM 8MB) i zewnętrzny SPI Flash. W dalszej części będę dodawał peryferia do tego zestawu FPGA: diody LED, DIP-Switch'e, switche, DAC VGA, czytnik kart uSD, przetwornik ADC i DAC.

Zamieszczam początkowy schemat zestawu FPGA (który będę aktualizował). W przyszłości zamieszczę także projket płytki PCB dla tego zestawu.

Schematic_Gowin_GW!N_LV9_LQ144_DevBoard_2023-04-30.pdf

Zależało mi aby ten zestaw posiadał wewnętrzny programator JTAG (z portem USB), tak aby można go programować  bez zewnętrznego programatora "Gowin cable", który jest drogi. Robiłem próby z pamięcią SRAM 2Mx16-bit i działa ona OK, ale jest bardzo droga, więc postanowiłem użyć dużo tańszej pamieci PSRAM (8 MB).Dodałem też zewnętrzny SPI Fash do zestawu.

Pozdrawiam

  • Lubię! 2
Link do komentarza
Share on other sites

Cześć,

dodałem do zestawu FPGA układy peryferyjne:

1) 8 LED

2) DIP-Switch 8 pozycji

3) Push buttons 5

4) wyjście VGA na DSub15

5) Wyjście audio

6) Czytnik kart uSD

W aktualnym stanie zestaw ma peryferia podobne do płytek Elbert v.2 lub Mimas V.2. Różni się tym, że układ FPGA Gowin ma dużo więcej zasobów 8640 LUT w stosunku do 1400 LUT dla płytki Elbert V.2., oraz ma 8 MB pamieci PSRAM. Chyba na takim stanie poprzestane, tylko wyprowadzę pozostałe nieużywane piny FPGA piny na złącza Goldpin. Zaprojektuję drugi zestaw na układzie FPGA Gowin LV9 w obudowie BGA256 z dodatkowymi szybkimi przetwornikami ADC i DAC.

Tak wygląda aktualny schemat zestawu FPGA:

 

Schematic_Gowin_GW!N_LV9_LQ144_DevBoard_2023-05-01.thumb.png.8a2f53c06eae8d300067f7655be5bbed.png

Schematic_Gowin_GW!N_LV9_LQ144_DevBoard_2023-05-01.pdf

Będę aktualizował wątek.

Pozdrawiam

  • Lubię! 1
Link do komentarza
Share on other sites

Cześć,

skończyłem już projekt zestawu developerskiego z układem FPGA  GW1N-LV9LQ144C6/I5 (obudowa LQFP144) - zamieszczam skończony schemat:

Schematic_Gowin_GW!N_LV9_LQ144_DevBoard_2023-05-02.thumb.png.34dad3070d830209bfa0c64ca91a6cfa.png

Schematic_Gowin_GW!N_LV9_LQ144_DevBoard_2023-05-02-1.pdf

oprócz opisanych wcześniej układów peryferyjnych zestaw ma wyprowadzone 56 pinów I/O na trzech złączach goldpin (dwa złącza 2x10 i jedno 2x12). Chciałem, żeby zestaw miał sporo pinów I/O bo zawsze mi ich brakuje w projektach. Nie wyprowadzałem pinów sygnałów różnicowych LVDS z kontrolą impedancji ścieżek i ich długości (zrobię to w większym zestawie z układem FPGA serii LV9 w obudowie BGA256). W tym większym zestawie planuję także umieścić na PCB dość szybkie przetworniki ADC i DAC.

Pozostaje tylko zaprojektować płytkę drukowaną dla tego zestawu. Wstępnie rozmieściłem już na niej podzespoły - będzie to wyglądać mniej więcej tak:

PCB_PCB_Gowin_GW!N_LV9_LQ144_DevBoard_02_2023-05-02.thumb.png.1599b6d216bf1d015b368651057c3505.png

Pozdrawiam

 

 

  • Lubię! 2
Link do komentarza
Share on other sites

Cześć,

dzisiaj miałem trochę czasu i zacząłem projektowanie płytki PCB do tego projektu. Na razie mam zaprojektowane układy zasilania i dystrybucję napieć zasilających układ FPGA (wraz z kondensatorami odsprzegającymi). Płytka ma rozmiary 14.5 cm x 10 cm. Rozmieszczenie podzespołów będzie wyglądało mniej więcej tak (nie planuję już dużych zmian):

Board01.thumb.png.1504ccb71fb8358d737bb2f66e0e7d4d.png

Pozdrawiam

Link do komentarza
Share on other sites

Zarejestruj się lub zaloguj, aby ukryć tę reklamę.
Zarejestruj się lub zaloguj, aby ukryć tę reklamę.

jlcpcb.jpg

jlcpcb.jpg

Produkcja i montaż PCB - wybierz sprawdzone PCBWay!
   • Darmowe płytki dla studentów i projektów non-profit
   • Tylko 5$ za 10 prototypów PCB w 24 godziny
   • Usługa projektowania PCB na zlecenie
   • Montaż PCB od 30$ + bezpłatna dostawa i szablony
   • Darmowe narzędzie do podglądu plików Gerber
Zobacz również » Film z fabryki PCBWay

Cześć,

udało mi się poprawnie "wylać" miedż na całą warstwę "ground" (warstwa zielona). Przedtem podczas wylewania miałem ustawioną złą wartość parametru "pad".

Zamieszczam zmodyfikowane PCB i Gerber file.

PCB_PCB_Gowin_GW!N_LV9_LQ144_DevBoard_33_FinalRaw_2023-06-01.thumb.png.87a370fb151bb8930db95b29c4fd6d35.png

PCB_PCB_Gowin_GW!N_LV9_LQ144_DevBoard_33_FinalRaw_2023-06-01.pdf

Gerber_PCB_Gowin_GW!N_LV9_LQ144_DevBoard02.zip

teraz pozostało mi sprawdzić jeszcze raz, czy nie ma jakichś błędów i zamówić kilka sztuk płytek w JLCPCB.

Pozdrawiam

  • Lubię! 2
Link do komentarza
Share on other sites

@FlyingDutch Cześć!

Szkoda że ominął mnie początek tego projektu, akurat byłem na miesiąc za granicą z kiepskim dostępem do internetu. Projekt wygląda bardzo ciekawie 🙂 

Trochę jestem zaskoczony że wyszło aż 6 warstw. Otworzyłem gerbery w Altium Viewerze i w sumie nie wygląda jakby dało się zejść do 4.

Wczoraj byłem w Gdyńskim CTM na badaniach EMI. Trochę dało mi to do myślenia jak wyszło, że nieekranowana taśma od LCD i LEDy programowalne mają tak dużą emisję, że układ kompletnie nie spełnia norm, niewspominając o ewentualnych przesłuchach. Nie jestem ekspertem w projektowaniu PCB, przy FPGA pewnie ma to dużo większe znaczenie. Jak projektowałeś PCB jak starałeś się uniknąć problemów z zakłóceniami, zwłaszcza jak na peryferiach mogą pojawić się większe częstotliwości?

Poza tym szacun za zabranie się za taki temat 🙂 

Dnia 30.04.2023 o 16:56, FlyingDutch napisał:

Dzięki temu na tym zestawie będzie można wypróbować Soft-CPU (np. z rodziny RISC-V) oraz bardziej skomplikowane IP Cores firmy Gowin

Skąd bierzesz wiedzę jak zabrać się za to?

  • Lubię! 1
Link do komentarza
Share on other sites

(edytowany)
1 godzinę temu, Gieneq napisał:

@FlyingDutch Cześć!

Szkoda że ominął mnie początek tego projektu, akurat byłem na miesiąc za granicą z kiepskim dostępem do internetu. Projekt wygląda bardzo ciekawie 🙂 

Trochę jestem zaskoczony że wyszło aż 6 warstw. Otworzyłem gerbery w Altium Viewerze i w sumie nie wygląda jakby dało się zejść do 4.

Wczoraj byłem w Gdyńskim CTM na badaniach EMI. Trochę dało mi to do myślenia jak wyszło, że nieekranowana taśma od LCD i LEDy programowalne mają tak dużą emisję, że układ kompletnie nie spełnia norm, niewspominając o ewentualnych przesłuchach. Nie jestem ekspertem w projektowaniu PCB, przy FPGA pewnie ma to dużo większe znaczenie. Jak projektowałeś PCB jak starałeś się uniknąć problemów z zakłóceniami, zwłaszcza jak na peryferiach mogą pojawić się większe częstotliwości?

Poza tym szacun za zabranie się za taki temat 🙂 

Skąd bierzesz wiedzę jak zabrać się za to?

Cześć @Gieneq,

miło Cie widzeć na forum. Wiedzę czerpałem z dokumentacji firmy Gowin oraz schematów i manuali do ich wzorcowych zestawów uruchomieniowych. Miałem też już jakieś doświadczenia z tej pierwszej płytki z mniejszym układem FPGA Gowin (byłem pozytywnie zaskoczony, że ta pierwsza plytka bez problemów działała z zegarem 100 MHz - użyta do testu pamięci SRAM). Odnośnie likwidacji zakłóceń EMI to nie mam doświadczenia - dopiero będę rozpoznawał temat. Kolega z pracy ma duże doświadczenie w likwidacji zakłóceń, mam zamiar z nim skonsultować temat (mamy w pracy profesjonalny analizator widma).

Pozdrawiam

Edytowano przez FlyingDutch
  • Lubię! 1
Link do komentarza
Share on other sites

2 godziny temu, Gieneq napisał:

Trochę dało mi to do myślenia jak wyszło, że nieekranowana taśma od LCD i LEDy programowalne mają tak dużą emisję, że układ kompletnie nie spełnia norm, niewspominając o ewentualnych przesłuchach

 

1 godzinę temu, FlyingDutch napisał:

Odnośnie likwidacji zakłóceń EMI to nie mam doświadczenia - dopiero będę rozpoznawał temat.

W tym kontekście, czy płytka też ma być komercyjnym produktem? Jak to w takim przypadku pogodzić z CE?

  • Lubię! 1
Link do komentarza
Share on other sites

4 godziny temu, matsobdev napisał:

 

W tym kontekście, czy płytka też ma być komercyjnym produktem? Jak to w takim przypadku pogodzić z CE?

Chciałbym ją opublikować jako open-hardware. Muszę najpierw zobaczyć jak ta płytka emituje zakłocenia - potrzebny sprzęt mam (profesjonalny analizator widma). Muszę trochę poczytać na temat ograniczania emisji EMI z PCB i zmodyfikować pod tym kontem projekt PCB.

Pozdrawiam

Link do komentarza
Share on other sites

5 godzin temu, matsobdev napisał:

Jak to w takim przypadku pogodzić z CE?

Bardzo prosto:

Wymagania do stosowania: wykonać obudowę ekranującą z siatki miedzianej otoczonej stalową obudową o grubości minimum 5mm. Jedyny dozwolony otwór to wyprowadzenie przewodu programatora USB. Obudowa powinna być uziemiona do masy urządzenia. Bez takiej obudowy urządzenie może nie spełniać wymogów EMC obowiązujących w USA lub EU.

Jeżeli jakieś zakłócenia z tego wyjdą to tylko po kablu 😄 (tak to sarkazm)

 

26 minut temu, FlyingDutch napisał:

Muszę trochę poczytać na temat ograniczania emisji EMI z PCB i zmodyfikować pod tym kontem projekt PCB.

Ścieżki przecinaj pod kątem 90 stopni i nigdy nie miej sygnałowej niedaleko ścieżki zasilania. To zmniejszy emisję "wewnętrzną" (samozakłócenia układu), a co do "zewnętrznej" to możesz np. obudować kwarc pierścieniem masowym lub wylewem masy, by zredukować zakłócenia, które generuje. Tyle pamiętam z tego co czytałem o emisjach.

  • Pomogłeś! 1
Link do komentarza
Share on other sites

Dnia 31.05.2023 o 12:46, FlyingDutch napisał:

Będę też oferował uruchomione zestawy

W tym kontekście

3 godziny temu, H1M4W4R1 napisał:

Bardzo prosto:

Technicznie pewnie prościej, niż prawnie. Open hardware, czy same PCB git, ale gotowe urządzenie, to już bardziej zawiły temat. Był już wątek i też ciekawy komentarz, kogoś kto przez to przechodził.

No i w sumie, sama płytka, czy tutaj omawiana, czy inna jakaś, bez programu ma jakąś szczątkową aktywność. Nie oferować takiej, co ma demko zaprogramowane.

Edytowano przez matsobdev
  • Pomogłeś! 1
Link do komentarza
Share on other sites

13 godzin temu, H1M4W4R1 napisał:

Wymagania do stosowania: wykonać obudowę ekranującą z siatki miedzianej otoczonej stalową obudową o grubości minimum 5mm. Jedyny dozwolony otwór to wyprowadzenie przewodu programatora USB. Obudowa powinna być uziemiona do masy urządzenia. Bez takiej obudowy urządzenie może nie spełniać wymogów EMC obowiązujących w USA lub EU.

@H1M4W4R1 to nie jest żart. W rozmowie z gościem z laboratorium wyszedł taki temat i jest to jakiś sposób. Tylko jak piszesz nie może być żadnych otworów.

19 godzin temu, matsobdev napisał:

W tym kontekście, czy płytka też ma być komercyjnym produktem?

To o czym wspominam tak. Akurat płytkę robi zewnętrzna firma, oni mają swoje sprzęty więc to ich zadanie. W praktyce stosuje się filtry, feryty na taśmę/koraliki na pcb i ekrany na kable. Niektóre sekcje można przykryć EMI shieldem. Ścieżki od pamięci można zakryć wylaną masą. Na etapie prototypu mogą się pojawić takie problemy, ale w kolejnej iteracji da się temu zaradzić. Temat norm trzeba zostawić osobnemu sztabowi ludzi 🙂 

@FlyingDutch super! Czekam na aktualizacje. Sam bym chętnie zabrał się za FPGA ale nie ma czasu. Może kiedyś się uda.

NIe wiem czy znasz ten kanał, akurat niedawno pojawiły się filmy w tym temacie. Może się przydadzą:

 

 

  • Lubię! 2
Link do komentarza
Share on other sites

1 godzinę temu, Gieneq napisał:

@H1M4W4R1 to nie jest żart. W rozmowie z gościem z laboratorium wyszedł taki temat i jest to jakiś sposób. Tylko jak piszesz nie może być żadnych otworów.

...

@FlyingDutch super! Czekam na aktualizacje. Sam bym chętnie zabrał się za FPGA ale nie ma czasu. Może kiedyś się uda.

NIe wiem czy znasz ten kanał, akurat niedawno pojawiły się filmy w tym temacie. Może się przydadzą:

 

 

Cześć @Gieneq,

znam kanał "Phil's LAB" - oglądałem już te filmy do których zamieściłeś linki 🙂

Pozdrawiam

Link do komentarza
Share on other sites

Dołącz do dyskusji, napisz odpowiedź!

Jeśli masz już konto to zaloguj się teraz, aby opublikować wiadomość jako Ty. Możesz też napisać teraz i zarejestrować się później.
Uwaga: wgrywanie zdjęć i załączników dostępne jest po zalogowaniu!

Anonim
Dołącz do dyskusji! Kliknij i zacznij pisać...

×   Wklejony jako tekst z formatowaniem.   Przywróć formatowanie

  Dozwolonych jest tylko 75 emoji.

×   Twój link będzie automatycznie osadzony.   Wyświetlać jako link

×   Twoja poprzednia zawartość została przywrócona.   Wyczyść edytor

×   Nie możesz wkleić zdjęć bezpośrednio. Prześlij lub wstaw obrazy z adresu URL.

×
×
  • Utwórz nowe...

Ważne informacje

Ta strona używa ciasteczek (cookies), dzięki którym może działać lepiej. Więcej na ten temat znajdziesz w Polityce Prywatności.