Placas com Xilinx Spartan-6

[msamsoniuk]

ultimamente tenho explorado as opcoes chinesas de baixo custo para desenvolvimento de FPGAs e encontrei algumas ofertas bem boas, entao achei q seria uma boa compatilhar com os colegas que querem se aventurar nisso!

US $15.90 | QMTECH Xilinx FPGA Spartan6 Spartan-6 Core Board XC6SLX16 32MB SDRAM
https://s.click.aliexpress.com/e/BOANonsc

eh uma placa barata e com vasto IO da FPGA roteado para barras de pinos, mas nao possuem USB/serial e nem JTAG integradas. a JTAG comprei separado, pq serve para qq outra placa existente ou futura:

US $18.80 6％ Off | FREE SHIPPING Xilinx Platform Cable USB FPGA/CPLD Download Cable
https://s.click.aliexpress.com/e/oYCLHB72

o software para isso eh o Xilinx ISE 14.7, que roda bem no Linux e Windows antigo, mas nao no Windows 10. Alternativa para Windows 10 eh usar o WSL2 e instalar a versao Linux. para fazer o JTAG funcionar facil eh possivel instalar o Xilinx Vivado tambem e rodar o driver dele via hw_server e conectar o Xilinx iMPACT na mesma maquina conectando via network (incrivel! hahaha)

outra placa que estou testando:

US $14.62 | Linsn RV901T& Hub41A/Hub40A/Hub75B Indoor /Outdoor Full Color LED Display Receiving Card (Need to work with TS802 Sending card )
https://s.click.aliexpress.com/e/n2q5KlOY

meio similar ao kit da QMtech, mas possui duas ethernets de 1Gbps e buffers para os IOs! unico detalhe q nao eh um kit, entao precisa hackear para chegar no JTAG dela, usando entao o adaptador citado acima:

https://github.com/q3k/chubby75

os precos sao bem baixos... jah tem algumas placas baratas com Spartan-7, mas ainda nao comecei a migrar para o Vivado (muda a familia, muda o tool).

sobre as FPGAs da Lattice, sao bem mais baratas, porem eh que realmente nao sao tao avancadas: enquanto as Xilinx possuem tecnologia LUT6, as Lattice baratinhas ainda estao na LUT4, o que aumenta os paths, aumenta o consumo de logica e reduz a performance. alem disso, os tools da Lattice sao bem sofridos!

lembrando que, para quem nao tem mta certeza se quer gastar ou mesmo perder tempo instalando, existem opcoes de simular e visualizar os waveforms de forma simples e rapida com o icarus verilog e gtkwave!

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[pamv]

Boas dicas.

Eu uso uma Mimas v2.0 da Numato onde rodo o port do micropython que comentei em algum post

https://numato.com/product/mimas-v2-spa ... -ddr-sdram

a construção é de qualidade e o suporte deles é muito bom, o preço é 50 dolares mas para usuário acadêmico eles costumavam dar um desconto de 10%, se alguém for comprar diga para eles enviarem pelo correio registrado senão eles enviam por UPS e o preço vai lá para cima.

Além do icarus tem o ghdl para quem quiser programar em VHDL, é o que um aluno meu está usando junto com o gtkwave no curso dele pra fazer exercícios em casa enquanto o prof não começa com o Quartus II (o curso usa placas com Altera)

[msamsoniuk]

eu dei uma pesquisada em varios kits e placas... cada um com suas vantagens e desvantagens. o lance do chines eh o preco baixo e a opcao de frete mais barato. caos seja taxado, o total de imposto fica baixo, mas justamente por ser mto barato, arrisca ser liberado sem taxas!

claro q tem desvantagens: as placas sao mais pobres. mas no geral, a parte complicada eh a FPGA BGA roteada com SDRAM, fontes e FLASH, de modo q a falta de um USB/serial e JTAG realmente causa pouco impacto.

estava olhando a RV901T aqui no microscopio e tem os pontos de teste da JTAG bem identificados para ligar fios. estou vendo se rola remover uns resistores e reaproveitar um conector jah montado para servir como conector JTAG na placa!

mas uma coisa que ando procurando eh um MCU para servir de “BMC” para FPGA, ou seja fornecer uma USB/serial para a FPGA e supervisionar o boot, permitindo descarregar updates sem precisar de um JTAG especial para isso.



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[eletroinf]

Obrigado pelo compartilhamento.
Eu sempre tive um sonho de mexer nesses caras, mas ainda não realizei. Eu não tenho muita noção de capacidade desses chips, mas o que eu pretendo é implementar filtros digitais e quem sabe chegar a fazer um modulador/demodulador SSB neles, quem sabe usando em conjunto com a plaquinha abaixo para fazer um receptor de conversão direta, ou SDR radio (software defined radio).

https://www.ebay.com/p/24bit-Amplifier- ... 2033660417

[pamv]

A placa da Numato usa um PIC 18F14k50 pra comunicação USB

[tcpipchip]

Marcelo

Como esta teu tempo ?

Um aluno meu modelou um processador todo em VHDL mas nao chegou a testar fisicamente (ALTERA), apenas provou que funciona no SIMULADOR do ALTERA.

Estas afim de pegar o projeto e fazer rodar pelo menos ?

Passo os código de máquina! E Depois fazemos um artigo...

Diversao academica, se funcionar, já quero usar em sala de aula!

[tcpipchip]

A proposito, tenho vários kits da Lattice, que utilizei nos anos 1993...vale alguma coisa ?
Programava em PALASM (AMD), ABEL e VHDL

[msamsoniuk]

Marcelo

Como esta teu tempo ?

Um aluno meu modelou um processador todo em VHDL mas nao chegou a testar fisicamente (ALTERA), apenas provou que funciona no SIMULADOR do ALTERA.

Estas afim de pegar o projeto e fazer rodar pelo menos ?

Passo os código de máquina! E Depois fazemos um artigo...

Diversao academica, se funcionar, já quero usar em sala de aula!

meu tempo eh bem curto, mas posso dar uma olhada sim. veja que meu idioma nativo eh verilog, mas posso dar uma olhada, ver se consigo fazer rodar em FPGAs que tenho aqui e se tiver problemas de construcao logica posso apontar onde esta o problema (corrigir pode ser mais dificil, pq falo VHDL mal)

o ideal eh ter um firmware simples tipo “hello world” que jogue algo em uma serial. o codigo em sinjah testa o core com funcoes tipo putchar e puts, pode ser versoes asm disso, de modo q eu costumo fazer um putchar(‘@’), por exemplo, no boot para ver se pelo menos as primeiras instrucoes estao saindo e entao depois de bootar um puts(“hello world”) q vai fazer um loop e chamar putchar para cada caracter, testando call return, branch, etc.

na logica recomendaria ter o processador, uma UART e memorias rom/ram pequenas. toda FPGA possui memorias como bloco hi-level facil de inferir e, no caso da UART, um tx-only para o hello world jah eh suficiente.

e eh bom que quem desenvolva o core desenvolva tb a UART para entender o conceito de bus e ter claro na cabeca de como um read/write funciona!

mas daih vem a pergunta:

- pq nao investir no verilog, que eh o padrao da industria de semicondutores? US, taiwan, china e korea produzem a vasta maioria dos chips. o VHDL eh forte em paises que nao produzem chips ou produzem pouco, o q me leva a crer q existe uma relacao aih.

- pq nao investir no RISCV, que esta se tornando padrao no mundo academico? o set de instrucoes nao eh classico, mas eh produtivo pq jah tem compilador C disponivel e sao apenas 30 instrucoes q vc implementa em 100 linhas de codigo (vide darkriscv).



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[msamsoniuk]

A proposito, tenho vários kits da Lattice, que utilizei nos anos 1993...vale alguma coisa ?
Programava em PALASM (AMD), ABEL e VHDL

fora o contexto historico, eu diria q eh melhor investir em tecnologia mais atualizada, pq mesmo FPGAs da decada de 90 possuem muito pouca logoca! de fato, embora os kits q comentei sejam baratos, eles possuem tambem bastante logica em comparacao com outros kits de preco similar.

por exemplo, o darkriscv [1] consome umas 1500 LUTs e estes kits que comentei com LX16 oferecem 9112 LUTs, que daria conta de 6 cores completos ou, muito mais provavelmente, 4 cores e alguma periferia extra, como controlador SDRAM, GbE e ateh mesmo HDMI/VGA.

o picorv32 [2] consome mais ou menos o mesmo, mas possui um pouco mais de flexibilidade, de modo q talvez fosse possivel acomodar ateh 10 cores! mas, modestia a parte, o darkriscv eh bem mais eficiente, de modo q mesmo com menos cores acaba rendendo mais performane.

claro, isso considerando uma FPGA moderna equipada com tecnologia LUT6, ou seja, logica digital representada por uma lookup table de 6 entradas e 1 saida. na geracao anterior com tecnologia LUT4, o consumo sobe de 1500 para 1800 LUTs e isso se usar RV32E ao inves de RV32I [3], que essencialmente reduz de 32 para 16 registros, ponto chave para otimizar para LUT4.

e veja que as coisas escalam rapido: o microwatt [4], core opensource com ISA POWER da IBM consome 11 mil LUTs apenas para o core, o q significa q um kit muito maior e mais caro eh necessario, provavelmente com uma LX25 ou LX45. elas sao compativeis pino a pino, talvez fosse possivel encomendar na QMtech a montagem diferenciada.

sobre as linguagens, eh o q sempre comento: passei 10 anos tentando aprender verilog. daoh um belo dia o paulo matias da ufscar (que agora me deve umas cevas pelo merchandising) me passou um site tipo “aprenda verilog em um dia” [5] e pasmem, 3 dias depois jah estava fazendo as primeiras logicas mais avancadas.

embora verilog e VHDL estejam obsoletas na industria de ponta nos states e asia, o suprasumo da tecnologia systemverilog eh essencialmente verilog [6], algo como C e C++. em um lado, systemverilog prove tudo que VHDL prove em alto nivel. de outro lado, systemverilog mastiga verilog normalmente.

outro ponto forte eh a disponibilidade de bons simuladores, como o icarus e verilator, sendo q este ultimo permite verificacao formal [7], q eu devia seguir, mas nao sigo pq estou usando metodologia “go horse”

——

[1] https://github.com/darklife/darkriscv

[2] https://github.com/cliffordwolf/picorv32

[3] https://github.com/riscv/riscv-isa-manu ... /rv32e.tex

[4] https://github.com/antonblanchard/microwatt

[5] http://www.asic-world.com/verilog/verilog_one_day.html

[6] https://encrypted-tbn0.gstatic.com/imag ... n3sXQHQXiE

[7] https://content.riscv.org/wp-content/up ... ations.pdf


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[xultz]

Ô Marcelo, quando que você vai oferecer um curso de FPGA semelhante àquele que você fez de DSP?

[msamsoniuk]

Ô Marcelo, quando que você vai oferecer um curso de FPGA semelhante àquele que você fez de DSP?

entao, sempre penso nisso, mas o conteudo eh um tanto quanto complexo e nao sei dizer qual seria a melhor abordagem. algo para iniciantes? focar no basico? mostrar algo avancado? as pessoas querem ver o potencial como um todo ou querem focar nos primeiros passos? o RISCV eh um capitulo a parte e ateh rolaria aquele curso de DSP em cima do RISCV com otimizacao de instrucao MAC! e que tal Ethernet e VGA? o negocio eh vasto e se cada aluno tiver um foco diferente, foca parecendo cursonho de ingles! hahaha

de fato, FPGA eh uma caixinha de pandora hein! sera que queremos mesmo abrir?


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[EvandrPic]

Marcelo... Por que você optou por Xilinx? É melhor, mais barato, etc... que os FPGA da Altera (agora Intel)?
Depois de 4 anos que a Intel comprou a Altera, você acha que foi uma boa em termos de mercado de FPGA?

Ô Marcelo, quando que você vai oferecer um curso de FPGA semelhante àquele que você fez de DSP?

entao, sempre penso nisso, mas o conteudo eh um tanto quanto complexo e nao sei dizer qual seria a melhor abordagem. algo para iniciantes? focar no basico? mostrar algo avancado? as pessoas querem ver o potencial como um todo ou querem focar nos primeiros passos? o RISCV eh um capitulo a parte e ateh rolaria aquele curso de DSP em cima do RISCV com otimizacao de instrucao MAC! e que tal Ethernet e VGA? o negocio eh vasto e se cada aluno tiver um foco diferente, foca parecendo cursonho de ingles! hahaha

de fato, FPGA eh uma caixinha de pandora hein! sera que queremos mesmo abrir?


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[msamsoniuk]

Marcelo... Por que você optou por Xilinx? É melhor, mais barato, etc... que os FPGA da Altera (agora Intel)?
Depois de 4 anos que a Intel comprou a Altera, você acha que foi uma boa em termos de mercado de FPGA?

o produto da xilinx sempre uma aura mais tecnologica, afinal a xilinx inventou as FPGAs em 1985 e a altera soh entrou nesse mercado uns 10 anos depois. e quando a altera entrou, uma massa de fabricantes entrou junto (ainda tenho o datasheet de uma FPGA fabricada pela motorola!). em meio ao caos, empresas sumiram e surgiram, mas a xilinx sempre esteve lah. disso vc tem toda uma continuidade de ferramentas, plataformas e por aih afora. a gente chega a avaliar hora ou outra o design em um concorrente, mas nao vai mto a frente. mesmo o meu core, que eh opensource, nao roda muito bem em lattice, por exemplo, que eh mais facilmente disponivel, mas nesse caso o core ocupa mais espaco e roda com clock menor. entao, como eu jah nao usava altera, a compra pela intel meio que nao me afetou. na pratica, nao sei exatamente o q mudou.


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[EvandrPic]

Realmente, a Xilinx tem a seu favor não só o fato de ter fabricado o 1º FPGA como também ser líder nesse mercado...
Vamos ver se a Intel vai dar um gás na Altera.


História da Altera (fundada em 1983)
http://www.fundinguniverse.com/company- ... n-history/

História da Xilinx (fundada em 1984)
http://www.fundinguniverse.com/company- ... c-history/

Marcelo... Por que você optou por Xilinx? É melhor, mais barato, etc... que os FPGA da Altera (agora Intel)?
Depois de 4 anos que a Intel comprou a Altera, você acha que foi uma boa em termos de mercado de FPGA?

o produto da xilinx sempre uma aura mais tecnologica, afinal a xilinx inventou as FPGAs em 1985 e a altera soh entrou nesse mercado uns 10 anos depois. e quando a altera entrou, uma massa de fabricantes entrou junto (ainda tenho o datasheet de uma FPGA fabricada pela motorola!). em meio ao caos, empresas sumiram e surgiram, mas a xilinx sempre esteve lah. disso vc tem toda uma continuidade de ferramentas, plataformas e por aih afora. a gente chega a avaliar hora ou outra o design em um concorrente, mas nao vai mto a frente. mesmo o meu core, que eh opensource, nao roda muito bem em lattice, por exemplo, que eh mais facilmente disponivel, mas nesse caso o core ocupa mais espaco e roda com clock menor. entao, como eu jah nao usava altera, a compra pela intel meio que nao me afetou. na pratica, nao sei exatamente o q mudou.


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[msamsoniuk]

aqui tem um artigo interessante do IEEE sobre os primordios das FPGAs:

https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp ... er=7086413