4、入门级开发板推荐:Xilinx Artix-7系列与Altera Cyclone系列
说实话,我见过太多新手一上来就盯着高端板子看。什么Virtex、Stratix,价格动辄上万。其实没必要。入门阶段,选一块性价比高的板子,把基础打牢,比什么都重要。
我个人习惯把入门级开发板分成两派:Xilinx的Artix-7系列,和Altera(现在叫Intel)的Cyclone IV/V系列。这两派各有千秋,下面我详细说说。
4.1 Xilinx Artix-7系列:Nexys Video与Basys 3
Artix-7是Xilinx 7系列里的低功耗、低成本型号。说白了,就是专门为入门级应用设计的。我最早接触FPGA时用的就是Spartan-6,后来换成Artix-7,感觉性能提升了一大截。
Basys 3
这块板子我推荐给纯新手。为什么?因为它简单、便宜、资料多。
- 核心芯片:XC7A35T-1CPG236C,35K逻辑单元
- 板载资源:16个开关、16个LED、5个按键、4位7段数码管
- 接口:USB-UART、VGA、Pmod接口(4个)
- 价格:约150-200美元
嗯,这里要注意。Basys 3的VGA接口是直接连到FPGA引脚上的,没有外部DAC。所以只能显示有限的颜色。不过做基础实验完全够用。
Nexys Video
这块板子比Basys 3贵不少,但功能强很多。它更适合做视频处理相关的项目。
- 核心芯片:XC7A200T-1SBG484C,200K逻辑单元
- 板载资源:HDMI输入输出、音频编解码器、DDR3内存
- 接口:千兆以太网、USB-HID、Pmod接口
- 价格:约400-500美元
我曾经用Nexys Video做过一个实时视频边缘检测的项目。HDMI输入,经过FPGA处理,再HDMI输出。效果还不错。但说实话,对于纯新手来说,这块板子有点浪费。你想想看,200K的逻辑单元,你刚开始根本用不完。
4.2 Altera Cyclone IV/V系列:DE0-Nano与DE10-Lite
Altera的Cyclone系列,说白了就是Xilinx Spartan/Artix的竞品。性能差不多,价格也差不多。但开发工具不同,Quartus II和Vivado用起来感觉完全不一样。
DE0-Nano
这块板子很小,巴掌大。适合做嵌入式系统或者便携式项目。
- 核心芯片:EP4CE22F17C6N,22K逻辑单元
- 板载资源:8个LED、2个按键、SDRAM、加速度计
- 接口:USB-Blaster、GPIO扩展口
- 价格:约100-150美元
DE0-Nano有个好处:它自带USB-Blaster下载器。你不需要额外买下载线。我刚开始用Altera时,买了个DE0-Nano,插上USB就能用,很方便。
DE10-Lite
这块板子比较新,用的是Cyclone V。它最大的特点是集成了ARM Cortex-A9硬核处理器。说白了,就是FPGA+ARM的混合体。
- 核心芯片:5CSEBA6U23I7DK,110K逻辑单元 + 双核ARM Cortex-A9
- 板载资源:10个LED、10个开关、2个按键、6位7段数码管
- 接口:USB-Blaster II、以太网、Arduino扩展口
- 价格:约200-300美元
DE10-Lite的ARM硬核是个好东西。你可以把一些复杂的控制逻辑跑在ARM上,FPGA只做高速数据处理。我做过一个项目,用ARM跑Linux,FPGA做数据采集,两者通过AXI总线通信。效果很好。
但说实话,对于纯新手,ARM硬核反而增加了学习难度。你不仅要学FPGA,还要学ARM编程。所以,我建议你先用纯FPGA的板子,等基础打牢了,再考虑这种混合架构。
4.3 价格与性能的平衡
下面这张表,是我根据多年经验整理的。你可以参考一下。
| 开发板 | 逻辑单元 | 价格(美元) | 适合人群 |
|---|---|---|---|
| Basys 3 | 35K | 150-200 | 纯新手 |
| Nexys Video | 200K | 400-500 | 有基础,做视频项目 |
| DE0-Nano | 22K | 100-150 | 预算有限,做小项目 |
| DE10-Lite | 110K + ARM | 200-300 | 想学FPGA+ARM |
你看,价格和性能基本成正比。但入门阶段,我建议选Basys 3或DE0-Nano。为什么?因为便宜,而且够用。你想想看,35K逻辑单元,跑个计数器、状态机、简单的图像处理,完全没问题。
4.4 知识体系结构图
下面这张图,展示了入门级开发板选型的核心逻辑。你可以看看。
这张图很直观。左边是Xilinx阵营,右边是Altera阵营。每个阵营都有低端和高端的选择。选型时,先看预算,再看需求。别盲目追求高配置。