时间:2025/12/27 14:40:59
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5AGXF27ND 是 Intel(前身为 Altera)公司生产的 Arria? V GX 系列现场可编程门阵列(FPGA)芯片中的一款高性能器件。该系列 FPGA 基于 28nm 工艺技术制造,旨在为通信、计算、工业和消费类应用提供高性价比的解决方案。5AGXF27ND 属于 Arria V GX 系列中的中高端型号,集成了丰富的逻辑资源、高速收发器、数字信号处理(DSP)模块以及嵌入式存储器,适用于需要中等规模逻辑容量但对性能和功耗有较高要求的应用场景。
该芯片支持多种 I/O 标准,具备灵活的时钟管理单元(PLL)和高带宽的片上互连架构,能够实现复杂系统级功能的集成。此外,5AGXF27ND 集成了硬核处理器系统(HPS),包含双核 ARM Cortex-A9 处理器、内存控制器、外设接口(如 PCIe、Gigabit Ethernet、USB、SDIO 等),使其能够胜任软硬件协同设计任务,广泛应用于嵌入式系统、视频处理平台和通信基础设施等领域。Intel 提供了完整的开发工具链(如 Quartus Prime 软件)来支持该器件的设计、仿真、综合与调试,极大地提升了开发效率和系统可靠性。
系列:Arria V GX
逻辑单元(LEs):约 110,000
自适应逻辑模块(ALMs):约 55,000
嵌入式存储器(M20K 块):约 4.6 Mb
DSP 模块数量:约 130 个
I/O 引脚数(最大):约 480
高速收发器数量:12 通道
收发器速率:最高支持 6.144 Gbps
核心电压(VCC):典型值 0.9V
封装类型:FBGA
温度范围:商业级/工业级
工艺技术:28nm
是否带 HPS:是(集成双核 ARM Cortex-A9)
PCIe 支持:Gen1/Gen2 x4 硬核
以太网支持:集成 10Gbps XAUI PHY
Arria V GX 系列 FPGA 的一个关键特性是其在性能与功耗之间的良好平衡。5AGXF27ND 采用 28nm 三栅极(Tri-Gate)工艺技术,显著降低了动态和静态功耗,同时提升了开关速度和信号完整性。该工艺结合先进的电源管理技术(如多电压域设计和低功耗待机模式),使得器件能够在高负载运行的同时保持较低的热耗散,适合对散热和能效敏感的应用环境。
该器件集成了多达 12 个高速串行收发器,每个收发器支持高达 6.144 Gbps 的数据速率,可用于实现千兆以太网、CPRI/OBSAI、SATA、PCIe Gen2 等高速接口。收发器内置均衡器、时钟数据恢复(CDR)电路和预加重功能,确保在长距离或噪声环境下仍能维持可靠的数据传输。此外,收发器支持全双工操作和协议自适应能力,便于系统进行多协议兼容设计。
DSP 模块方面,5AGXF27ND 配备了约 130 个高性能 DSP 块,每个块支持 18x18 乘法运算,并可配置为滤波器、FFT 引擎或矩阵运算单元,适用于雷达信号处理、视频编码/解码、音频处理等计算密集型任务。DSP 模块支持流水线优化和级联连接,可实现高吞吐量的数据流处理。
片上存储资源丰富,包括超过 4.6 Mb 的 M20K 存储块,可用于构建 FIFO、缓存、查找表或帧缓冲区。这些存储器支持双端口访问、可变宽度读写和低功耗模式,满足不同应用场景下的灵活性需求。此外,器件支持外部存储器接口(如 DDR3、DDR4、LPDDR2),通过高性能 HPS 或 FPGA fabric 可实现高达 1866 Mbps 的数据传输速率。
集成的硬核处理器系统(HPS)是该器件的一大亮点,包含双核 ARM Cortex-A9 MPCore 处理器、NEON 协处理器、浮点单元(FPU)、L2 缓存控制器、DMA 控制器及丰富的外设接口。HPS 与 FPGA fabric 之间通过高速互连总线(如 AXI)连接,实现低延迟的数据交换,支持异构计算架构。开发者可以将实时控制、操作系统任务交由 HPS 处理,而将并行计算、定制逻辑、高速 I/O 控制交给 FPGA 实现,充分发挥各自优势。
5AGXF27ND 广泛应用于需要高性能、低功耗和高度集成的中高端系统中。在通信领域,它常用于无线基站(如 LTE/5G 小基站)、微波回传设备、光传输网络(OTN)和分组交换设备中,承担信号调制解调、包处理、流量调度和协议转换等功能。其高速收发器和 DSP 资源非常适合处理射频前端数字化后的大量数据流。
在工业自动化和视觉系统中,该芯片可用于机器视觉控制器、高精度运动控制平台和工业物联网网关。利用 FPGA 的并行处理能力,可实现实时图像采集、边缘检测、特征识别和运动轨迹规划,同时通过 HPS 运行 Linux 系统进行人机交互和远程监控。
在广播与专业音视频设备中,5AGXF27ND 被用于高清视频切换台、视频编码器、多画面分割器和 HDMI/SDI 接口转换器。其大容量片上存储和高速 I/O 支持多路 HD/3G-SDI 视频流的同步处理,配合 DSP 模块可完成色彩空间转换、缩放、去隔行等图像处理算法。
此外,该器件也适用于测试与测量仪器、医疗成像设备(如超声波系统)、数据中心加速卡和智能交通系统。例如,在超声波系统中,FPGA 可用于波束成形、回波信号采集和滤波处理,而 HPS 负责图像重建和用户界面显示。得益于其强大的软硬件协同能力,5AGXF27ND 成为许多复杂嵌入式系统的首选平台。
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