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金字招牌,诚信至上:Zynq7000硬件开发之芯片供电电源功耗(电流)评估方法

作者:金年会发布时间:2025-01-27

  案头语:单板硬件的主控芯片集成度越来越高,多核处理器越来越多,一块单板可能只需要1块芯片就能满足整体需求,一方面减少设计复杂度、另一面节省PCB面积成本,能同时掌握硬件原理设计以及PCB Layout设计逐渐成为主流,本系列文章同时包含有两部分内容且进行融合,欢迎大家持续关注,关注微信公众号“硬件开发不完全攻略”。

  本次更新内容主要讲述如何通过Zynq 7000在Vivado下的工程文件评估芯片的各路电源功耗(电流),电源功耗(电流)评估对于电源选型、电源平面设计、电源完整仿真评估等都有很重要的参考价值。

  UG440 Xilinx Power Estimator User Guide技术手册讲述了Xilinx芯片的功耗评估方法,主要基于官方的一个评估Excel表格如7系列芯片的是7_Series_XPE_2017_4.xlsm,每个系列均能找到对应的屏柜表格,具体图示如下,包含很多参数需要设置。

  这种方法参数设置比较繁琐,不建议大家选用这种方案金字招牌,诚信至上

  比较实用的就是在Vivado下建立整体项目工程,PS及PL侧软件均进行移植,这样通过软件自身的一个评估是比较准确的,具体过程如下:

  首先打开Vivado下的项目工程文件,一般扩展名均为.xpr,打开后按照下图进行选择,打开Report Power,有Environment(环境条件),Power supply(供电电源),Switching(切换)以及Output(输出)等。

  在Environment(环境条件)可以对环境温度、空气流通速度、板面积大小,层数、散热器对空气热阻参数等,用于通过估算的功耗计算芯片结温,超出芯片规定的结温会存在风险,同时结温大小对于芯片寿命影响也非常大。

  Power supply(供电电源)根据电源实测电压值可以进行修改

  Switching(切换)中参数可以通过与FPGA开发人员进行沟通确认

Zynq7000硬件开发之芯片供电电源功耗(电流)评估方法

  Output(输出)可以选择输出报告的类型

  参数设置完成,点击OK即可查看报告内容,报告有详细的分析,可以对照查看,每部分电路功耗、静态功耗、总功耗,同时还根据设置环境参数计算出了芯片结温,该部分功耗评估包含有PS侧的功耗。一般FPGA功耗与实际工程应用有关,PS侧功耗只与应用的外设数量、类型以及速度有关,相对比较固定,PS7即为PS侧功耗。

  针对设计关注的各路电源的功耗(电流),可以点击Power Supply即可查看具体的每路电源的功耗。

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