Template Kicad pour Base Commune FPGA

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nats
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Template Kicad pour Base Commune FPGA

Messagepar nats » 10 oct. 2018, 16:03

Yop,
la plupart de mes projets perso faisant appel à des FPGA d'une taille non négligeable (et d'un prix qui va avec !) je me suis mit à réfléchir à utiliser un SOM du marché pour ne pas refaire des board
ultra cheres et complexes à prototyper (par exemple éviter de relayout de la DDR sur 8 couches).

Ça sera notamment le cas pour le VNA V2 et le Baseband UWB que je suis en train de bricoler. Aujourd'hui pour quelques proto j'ai utilisé deux sources (et j'ai un troisième SOM à tester), les contraintes sont les suivantes:
- Des IO high-speed, si possible compatible LVDS (donc iso longueur ou à minima longueur renseignées !)
- Un peu de DDR et de connectiques relouds sur le SOM (USB3, 1000Base-T, ...)
- Une doc complète (pas de modules asiatiques avec une doc nébuleuse sur un ftp perdu entre le Perou et Moscou)
- Des connecteurs carte-carte sourçable (je demande même pas bas prix car ça n'existe pas :D)

Comme je disais aujourd'hui j'ai quelques bon suspects, l'un déjà validé sur un projet de générateur HDMI2 (4x 6Gbps sur les gros transceiver), qui a le bon goût d'être petit et robuste avec des connecteurs de bonne facture, mais le mauvais goût d'être cher:
- Trenz TE0715 Il existe en version cost down à partir de 143€ HT avec un Zynq mono-coeur.

Le deuxième suspect est la carte/module MicroZed de Avnet qui est pas mal comme environnement de dev indépendant et comme module indus, elle est par contre plus encombrante et pas toujours en stock chez Avnet...
- uZed.Son prix varie de 200 à 350€ HT en fonction des options et du Zynq embarqué. Lien d'achat. Il faut prendre en compte que les connecteurs étant embarqués sur le SOM

Le troisième suspect que je n'ai jamais utilisé et que je ne pense pas forcément utiliser dans un projet open-source a été trouvé sur ebay et il s'agit d'un module réalisé par Elnico, une boite en Tchéquie qui fait pas mal de module intéressants SQM4. Le principale problème de leur module Zynq étant un coup relativement élevé et un sourcing peu aisé !

A l'heure actuelle j'ai des projets kicad qui peuvent servir de template pour les deux premières option ! Si quelqu'un à un avis la dessus je suis preneur car pour le moment il s'agit surtout d'une réflexion. Vous remarquerez d'ailleurs que cette liste est centrée sur l'environnement Xilinx, je ne connais rien du tout à Altera et si quelqu'un a de bons conseils sur ces gammes la je suis aussi preneur !

Le but final étant d'avoir un template efficace pour pouvoir faire des cartes demandant plus de puissances (on est ici sur des cartes avec un FPGA plutôt imposant et un processeur à 1GHz en gros).
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marc
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Re: Template Kicad pour Base Commune FPGA

Messagepar marc » 11 oct. 2018, 08:19

A part Flax, Audran, Yannick.... je ne vois pas grand monde qui puisse donner un avis d'expert sur le sujet... une réu entre "katzieux" à haut niveau serait peut-être plus profitable ? avec un tel projet, s'il arrive à terme, c'est la publication assurée sur hackaday, voir un premier prix dans leur projet "concours permanent"
L'idée d'un fichier template est intéressante.
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Re: Template Kicad pour Base Commune FPGA

Messagepar Steve » 11 oct. 2018, 11:05

Héhé détrompe-toi, Marc, j'en vois au moins 3 autres que tu n'as pas cités qui s'y connaissent plutôt pas mal - je ne vais pas balancer les noms ! Et j'en oublie certainement.
Ça commence à faire un petit paquet de monde pouvant donner un avis éclairé sur le choix du SOM.
Sans compter les utilisateurs potentiels (dont je suis), et tout ceux qui voudraient s'y mettre un jour - mais pas forcément directement sur des gros chips chers, avec un coeur arm et des zillions de blocs et de LUTs.
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Re: Template Kicad pour Base Commune FPGA

Messagepar NicoM » 11 oct. 2018, 11:31

Steve a écrit :Héhé détrompe-toi, Marc, j'en vois au moins 3 autres que tu n'as pas cités qui s'y connaissent plutôt pas mal - je ne vais pas balancer les noms ! Et j'en oublie certainement..


J'me dénonce.


Steve a écrit :Sans compter les utilisateurs potentiels (dont je suis), et tout ceux qui voudraient s'y mettre un jour - mais pas forcément directement sur des gros chips chers, avec un coeur arm et des zillions de blocs et de LUTs.


Pour ces gens-là (au rang desquels je me compte) je ne suis pas persuadé de l'utilité d'un module tout fait, les composants étant abordables et les besoins en terme d'interfaces étant plus modestes donc routables sans trop d'effort. Pour "s'y mettre", un Spartan-6 ou un Cyclone-V en boîtier TQFP suffit largement. Ça fait une possible deuxième piste de réflexion.
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Re: Template Kicad pour Base Commune FPGA

Messagepar Flax » 11 oct. 2018, 11:57

La carte Elnico à laquelle tu penses c'est celle-là je suppose ?
https://www.sqm4.com/sqm4-zy7-zynq-modu ... t-ethernet
Le gros avantage du SQM4 c'est que le sourcing des connecteurs va être facile, vu que c'est du HE10 :) Et on peut même souder la carte en direct !
Les prix ne me semblent pas choquants, 350€ pour une carte dans ce genre c'est courant.
Après, sur toutes ces cartes, les Zynq montés dessus ce sont les plus petits de la gamme (X7CZ010, 015, 020 ...), ce qui est peut-être inadapté à ton besoin d'avoir une grosse bête. A moins que tu ne te reposes sur l'utilisation principale de l'ARM9 embarqué, dans ce cas-là ça peut suffire.
C'est vrai que si tu veux de la perfo, en ce moment il faut du Xilinx. Altera (racheté par Intel, ça me fait toujours bizarre) je n'ai jamais trop réussi à lire leur gamme, et Microsemi (récemment racheté par Microchip mais non non ma bonne dame, il n'y a pas de concentration, qu'allez-vous croire là ?) est plutôt orienté rad-tolerant, MIL, et Flash. En SoC leurs SmartFusion 2 sont en Cortex-M, donc je ne pense pas que ça convienne à ton CDC.
Et je ne prend pas la peine de citer Lattice, nous sommes entre adultes.

Globalement ta proposition de template est tout à fait pertinente, vu le besoin, et vu l'enfer que représente le routage de ce genre de sous-ensemble.
Par contre je ne comprends pas le critère "pas préférable sur un projet open-source" pour le module Elnico. Parce qu'il est cher et pas sourçable ? Si le critère c'est d'avoir les sources (schéma / layout) il n'y a que la uZed qui colle, je n'ai pas vu de schéma / layout dans les docs de la carte Trenz.

Flax
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nats
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Re: Template Kicad pour Base Commune FPGA

Messagepar nats » 11 oct. 2018, 13:04

Flax a écrit :La carte Elnico à laquelle tu penses c'est celle-là je suppose ?
https://www.sqm4.com/sqm4-zy7-zynq-modu ... t-ethernet
Le gros avantage du SQM4 c'est que le sourcing des connecteurs va être facile, vu que c'est du HE10 :) Et on peut même souder la carte en direct !
Les prix ne me semblent pas choquants, 350€ pour une carte dans ce genre c'est courant.
Après, sur toutes ces cartes, les Zynq montés dessus ce sont les plus petits de la gamme (X7CZ010, 015, 020 ...), ce qui est peut-être inadapté à ton besoin d'avoir une grosse bête. A moins que tu ne te reposes sur l'utilisation principale de l'ARM9 embarqué, dans ce cas-là ça peut suffire.

[...]

Flax


Le problème de la carte elnico c'est d'être chère et difficile à sourcer, je n'ai pu en acheter que par hasard sur eBay, cependant peut-être qu'on peut sans problèmes commander chez eux. Le HE10 est aussi un problème d'après moi si tu veux commencer à faire de l'USB ou de l'Eth un peu sérieux (les IO des Zynq en speedgrade -1 sont quand même proches du Gbps, ce qui nous donne un -3dB si possible à 5GHz et à minima vers les 3GHz). Concernant les docs il faut être client chez eux pour avoir les schéma complets, je les ai eu par le vendeur eBay mais je ne suis même pas sûr que légalement je sois sensé les avoir...

Concernant le module Trenz il est complètement documenté (c'est mal rangé mais complètement documenté) et Trenz est vraiment réactif pour fournir de la doc qui serait non publiée, par exemple le module avec le Zynq en -2 à été fait pour le projet HDMI (ils ont acceptés sans volume de nous équiper quelques pièces en -2). Sur ce module on a du connecteur sourçable facilement mouser/digikey mais un tantinet cher (Samtec), deuxième avantage non négligeable lors module ont souvent des Zynq avec les GTP sortis et ça c'est bon :)

Concernant la uZed, les connecteurs sont sourcable de même en mouser/digikey (j'en ai commandé récemment) c'est du bergstack, donc un tantinet cher aussi mais fait pour passer du Gbps ! La carte est la moins chère dans sa version de base et elle embarque un paquet de connecteurs qui sont pas données non plus, tel que l'ethernet MagJack, carte SD, etc.... D'après moi son gros défaut qui fait vite remonter le coût c'est sa taille.

Flax a écrit :C'est vrai que si tu veux de la perfo, en ce moment il faut du Xilinx. Altera (racheté par Intel, ça me fait toujours bizarre) je n'ai jamais trop réussi à lire leur gamme, et Microsemi (récemment racheté par Microchip mais non non ma bonne dame, il n'y a pas de concentration, qu'allez-vous croire là ?) est plutôt orienté rad-tolerant, MIL, et Flash. En SoC leurs SmartFusion 2 sont en Cortex-M, donc je ne pense pas que ça convienne à ton CDC.
Et je ne prend pas la peine de citer Lattice, nous sommes entre adultes.


Justement j'aimerais bien savoir côté Altera car leurs gamme sont pas mal impressionnantes, par exemple dans certaines de leur dernières générations les blocs DSP embarquent en hard un support FPU IEEE, donc si quelqu'un avec de l'expérience peux m'ouvrir les yeux sur ce monde la je suis preneur ! Microsemi.... j'ai un peu d'expérience sur leur SmartFusion2, le soc est pas mal (d'ailleurs Xilinx à annoncé une sortie "prochaine" de SoC Cortex-M suite au "cadeau" de ARM) mais la toolchain est de loin la pire, et ils sont très "NDA" style !

Concernant Lattice la gamme des ice40 est pas mal pour des usages ciblés et les débutants, rien de plus à dire si ce n'est que pas besoin de faire une carte de malade pour eux :)

NicoM a écrit :Pour ces gens-là (au rang desquels je me compte) je ne suis pas persuadé de l'utilité d'un module tout fait, les composants étant abordables et les besoins en terme d'interfaces étant plus modestes donc routables sans trop d'effort. Pour "s'y mettre", un Spartan-6 ou un Cyclone-V en boîtier TQFP suffit largement. Ça fait une possible deuxième piste de réflexion.


Je pense que ce n'est justement pas une bonne solution, déjà dans le cas du Spartan-6 tu es coincé avec ISE qui est vraiment ultra merdique (non pas que Vivado soit génial... mais quand même) et deuxièmement t'es obligé de te coltiner un CPU à côté, le gros avantage cependant, c'est plus facile à mettre en œuvre ! Pour info la carte de mon VNA actuelle est basé sur un modèle FT2232 + S6 et je le regrette un peu.


Flax a écrit :Globalement ta proposition de template est tout à fait pertinente, vu le besoin, et vu l'enfer que représente le routage de ce genre de sous-ensemble.
Par contre je ne comprends pas le critère "pas préférable sur un projet open-source" pour le module Elnico. Parce qu'il est cher et pas sourçable ? Si le critère c'est d'avoir les sources (schéma / layout) il n'y a que la uZed qui colle, je n'ai pas vu de schéma / layout dans les docs de la carte Trenz.


En gros, mon avis (qui ne demande qu'a changer) c'est qu'aujourd'hui pour du FPGA sans besoin ultra high speed je choisirait la uZed et pour avoir des GTP je partirais chez Trenz, la uZed étant pour le coup vraiment compatible débutant !

Dans tous les cas je vais faire déjà ces deux la en tant que composants kicad (pour le moment c'est du schéma complet que j'ai) et pour le template final je vais encore attendre un peu d'autres avis surtout si vous connaissez des cartes qui s'y prêtent :)

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