FPGA 核心概念解析
FMC 与 VITA 标准
FMC（FPGA Mezzanine Card）是一种用于连接高性能处理器和外部设备的接口标准，具有高密度、灵活性强、可靠性高等特点。它通常用于实现处理器与外部设备之间的高速数据传输和信号处理，广泛应用于信号处理、成像、测量、测试、通信等领域。
HPC、LPC 与 FMC+
- HPC（High-Performance Computing）：指使用高性能处理器和大容量内存来执行大规模、复杂的计算任务。FMC 接口为 HPC 系统提供了强大的数据处理能力。
- LPC（Low-Performance Computing）：通常用于处理相对简单的计算任务，具有低功耗、低成本等优点。
- FMC+：FMC 接口的扩展，提供更多的信号传输通路和更高的传输速率。
VITA 57.1 与 VITA 57.4 对比
VITA（VMEbus International Trade Association）是推动开放式嵌入式硬件架构标准的行业组织。FMC 子卡标准由 VITA 57.x 系列定义。
- VITA 57.1：早期版本，定义了机械规格和电气特性（连接器类型、引脚排列等）。支持高速串行通道（最高 10Gbps）、并行通道、时钟信号等。适用于需要高速数据采集和处理的应用。
- VITA 57.4：在 57.1 基础上的改进和扩展。提供更高的传输速率和更多的信号通路，引入热插拔支持、更灵活的电源管理等新特性，竞争力更强。
FPGA 架构：UltraScale 与 MPSoC
UltraScale
UltraScale 是 Xilinx（现 AMD）的一代 FPGA/SoC 架构家族名称（后续有 UltraScale+）。代表更强的逻辑与 DSP 资源、更好的时钟/高速接口能力及对应的开发工具生态（如 Vivado）。
MPSoC
MPSoC（Multi-Processor System-on-Chip）即多处理器片上系统。以 Zynq UltraScale+ MPSoC 为例，包含：
- PS（Processing System）：硬核 CPU（如 ARM Cortex-A53、R5）及片上外设。
- PL（Programmable Logic）：FPGA 可编程逻辑区域。
相比 SoC（如 Zynq-7000，双核 A9+FPGA），MPSoC 集成了更多核与更强外设。
常用接口与协议
LVDS、DDR2、QSPI
- LVDS（Low-Voltage Differential Signaling）：低电压差分信号。抗干扰强、适合高速传输、辐射小。
- DDR2（Double Data Rate 2 SDRAM）：第二代 DDR 内存，频率更高、预取更深、工作电压更低（常见 1.8V）。
- QSPI Flash：支持 Quad SPI 的串行 NOR Flash。用 4 条数据线并行传数据，读写更快，常用于存储 FPGA 配置文件或固件。
SPI 与 UART
- SPI（Serial Peripheral Interface）：同步串行通信总线。主从结构，全双工，距离短速度快。典型信号线：SCLK、CS#、MOSI、MISO。
- UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）：通用异步收发器。无时钟线，靠波特率对齐，点对点为主。典型信号线：TX、RX。
选型建议：高速读写外设选 SPI/QSPI；简单通用调试选 UART。
JTAG
JTAG（Joint Test Action Group，IEEE 1149.1）用于芯片调试、边界扫描测试及配置下载。
- 物理信号：TCK（时钟）、TMS（模式选择）、TDI（数据输入）、TDO（数据输出），可选 TRST#。
