易灵思FPGA做替代，到底有多难？
这两年由于疫情，太过于动荡，包括我们的fpga，也由于市场、供应链、以及某些人的短期趋利问题，价格简直上了天。
过去一个设计用了altera的ep4ce30f23c8n，这款芯片几乎是altera性价比最高的芯片，并且他和ep4ce40f是同一个die，因此熟悉门路的人知道，可以直接将ep4ce30f价格采购的芯片，当作ep4ce40f来用，瞬间资源倍增，如下图所示，le直接增加1/3，memory和乘法器几乎翻倍：
可惜是曾经可以用60-80rmb的零售价买到的ep4ce30f fpga，由于这两年的动荡，以及供应链的转移，10倍的价格也只能买到翻新的料了。或许altera也可能已经放弃了中低端cyclone iv系列fpga，或者更多的将产能放到了高端stratix fpga上了。
那么我们就难了，原有的产品不能因此断片，全新的ep4ce30几乎需要几千才能买得到，进退两难，只能另谋出路，上帝给你关闭一扇门的同时，很有可能还会给你开另一扇门。
之前我写过一篇公众号，时隔10年，我将重新杀回国产fpga，其中我列举了当前国产fpga的市场格局，如下图所示：
我在这些选项中寻找寻找可以替代ep4ce30f的fpga，希望这款fpga可以满足以下要求：
逻辑资源在30k左右
硬件dsp在100个以上
引脚在256-484之间
有丰富的memory资源
可以运行在200mhz左右的频率
纵观思维导图，我找不到可以同时满足以上5个要求，同时价格还可以和ep4ce30f不相上下的fpga。直到有一天，eric给我推荐了易灵思。易灵思有trion和钛金两个系列，相比工艺trion系列和cyclone iv更贴近，同时第一次观摩t35(35k le）的内部资源，瞬间让我找到了北，太满足替代ep4ce30f的需求了，其资源如下。
尤其是乘法器的数量，在同等规格的国产fpga中，我几乎找不到能做到这么慷慨的，这给需要做一点图像运算的我笑出了声。
一直拖着，一直拖着，直到有一天，我确实被altera的货源逼疯了，最终不得已，我下手将ep4ce30f给成了t35f324，即便是降低性能我不能让设计承受50倍物料的成本，为此不惜代价。也感谢自己放弃了很久，最终还是坚持到了曙光，虽然这一路上的坎坷，真的不堪入目。
（一）软件使用的艰难
这应该是使用国产fpga，尤其是使用易灵思fpga的同仁的心声。细数目前国产fpga的软件开发环境，只有类quartus和不类quartus两种，前者以紫光、安路为代表，换个环境根本不需要什么手册教程；后者就是易灵思的efinity，思路清奇，别具一格，用fae的话说是：没有他们的指导很难摸透（所以之前写过一篇文章：骨骼清奇的易灵思fpga-小试牛刀驱动lvds屏）。
这过程确实浪费了不少的时间，包括interface是纯硬件的设计，到design的物理连接是分离的，所以原先altera的设计不能直接移植。同时ram rom使用lut描述再映射ram的方式，确实和之前直接用ip core非常不一样。这里以引脚分配为例，截图为证：
（二）软件综合和pr的坑
由于原本在设计中，采用shiftram生成了41*41的窗口进行后续的图像处理，因此简单粗暴的有1681*8个寄存器，用于计算。但一模一样的设计，在易灵思的efinity中半天都无法综合出结果，更别说pr，百思不得其解，最后只能花费巨大的精力，将按窗口的存储修改成按照列的存储模式，但是代价是需要复杂的逻辑以及主频。下图分别是quartus与efinitypr后的资源报表：
因此，这里不得不说国产fpga的eda工具链的重要性。在ic行业，eda工具是被synopsys、cadence、mentor三大家垄断的，国产eda目前还只是萌芽阶段，这方面少说还有几十年的差距。
fpga行业也亦是如此，quartus ii的软件是做的宇宙最好的，那是真的好用；xilinx的vivado是做的很强大甚至一个软件30多g，强大到一时半会儿还学不会。国产fpga的软件，那简直做的是一塌糊涂，到底是pr优先，还是时序有限，或者其综合、pr算法，那真的不敢恭维，个人认为还是有很长的路要走。
不过易灵思的efinity软件，相对其他某几家，做得还是不错的。
（三）硬件设计的约束
这方面真的太难了，如果没有fae的支持，处处是坑。如果有fae这根避雷针，很多时候可以避免掉坑里，毕竟爬出来还要很久。比如：
1）creset必须有上拉电阻+下拉电容，或者加一个复位芯片，否则无法正常启动工作
2）硬件设计的时候，有些gclk输入的时钟可以去pll，而有些gclk输入的时钟只能直接使用。
那么问题来了，如果全局只有从pll gclk输入的时钟，如果我想先延时一段时间在释放pll的复位，那么就得用pll之前输入的时钟，但是efinity从pll输入的时钟，不允许用户直接拿来用，似乎是pll专用的。。。所以这就很尴尬，强行使用，采用efinify 2021编译直接报错，采用2022编译会给出warming，但流程可以继续往下走，这就很尴尬了。
个人目前对efinify的gclk网络结构还是有一点懵圈，不知道只有bug呢，还是有特别的妙招，反正现在使用受限。
3）一个bank并不是所有io都可用的，但用了也不会咋地，fae又据说速度慢一点可以，但有时也真是有一些异常，官方有明确的答案吗？
然后我现在确实有遇到一些神奇的问题，比如某一个一定时序启动的设备，有概率性时间起不来，不知道是不是io用多了的问题。
面积与功耗的优势！！
但不得不说易灵思的fpga，0.65mm的球间距，12*12mm的封装尺寸，还有当前设计没有用上的ddr硬核和mipi csi控制器，简直是图像领域fpga设计的福音。
还有非常关键的一点，我们都知道altera fpga功耗比xilinx fpga的功耗做的好很多，但与易灵思fpga相比；同等规模+同样设计的altera的功耗，还是做的略逊了一点。如下所示，同样的系统+同样的设计（后来用了同一套代码），分别测试altera与易灵思t35方案，实际的5v下电流，如下所示：
从原先的6.4w，到采用易灵思t35后降低到3.8w，几乎降低了40%的功耗。并且这还是整机的功耗，如果单纯评估fpga的功耗，估计降了100%以上（系统中还有一个吃电的dlp光机）
至此，最近几个月的易灵思fpga项目实战的坎坷精力，已经给大家汇报完毕，期间也是一把鼻涕一把泪，换方案想着简单，做起来还是挺麻烦的。此处感谢易灵思t35，可以把物料成本上天的方案降低到合理水平，得以让此继续。也真心祝愿各位采用国产fpga做替代的朋友，早点让自己的设计安顿下来，找到一条可以走得更远的路。
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我在这些选项中寻找寻找可以替代ep4ce30f的fpga，希望这款fpga可以满足以下要求：
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尤其是乘法器的数量，在同等规格的国产fpga中，我几乎找不到能做到这么慷慨的，这给需要做一点图像运算的我笑出了声。
一直拖着，一直拖着，直到有一天，我确实被altera的货源逼疯了，最终不得已，我下手将ep4ce30f给成了t35f324，即便是降低性能我不能让设计承受50倍物料的成本，为此不惜代价。也感谢自己放弃了很久，最终还是坚持到了曙光，虽然这一路上的坎坷，真的不堪入目。
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这应该是使用国产fpga，尤其是使用易灵思fpga的同仁的心声。细数目前国产fpga的软件开发环境，只有类quartus和不类quartus两种，前者以紫光、安路为代表，换个环境根本不需要什么手册教程；后者就是易灵思的efinity，思路清奇，别具一格，用fae的话说是：没有他们的指导很难摸透（所以之前写过一篇文章：骨骼清奇的易灵思fpga-小试牛刀驱动lvds屏）。
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