線路的尖峰毛刺造成FPGA工作不正常

使用EP2C35 FPGA 設計了多個串口工作,出現了幾個問題. 第一次, 由于內核電源1.2V 供電不是完整平面,而是帶狀線供電,EP2C35 在代碼容量大的情況下,而且輸入FPGA 信號變換頻繁, 造成整個EP2C35 所有的D觸發器停止翻轉. 經過多次驗證, 只要輸入的FPGA 的IO 信號 太多, 并且有2M 串口信號進入, 任何一個可能動作, 都會造成FPGA 的時鐘在D觸發器停止翻轉. 查閱Alter 的關于電源方面的資料

altera 提供此方面的資料顯示, 如果FPGA電源的完整性得不到保證, FPGA可能會出現意想不到的后果! 聯想到本次FPGA內核電源的PI 特性不好, 估計出現這個問題可能是 FPGA 電路板的問題引起.

為了驗證上面想法的正確性, 我們對FPGA的內核1.2V電源的平面重新進行分割并制板,然后把在上面電源完整行不好造成D觸發器停止翻轉的程序,在新板上測試,居然發現問題解決了! 得出一個結論,FPGA正常可靠的工作, 需要一個優質的電源來保證的.

第二次, 串口模塊在新設計板上工作時, 出現一個怪現象. 單個串口程序模塊與另外一塊板進行串口通信時,串口通信工作正常.然而, 多個串口模塊在新的FPGA板上工作時,發現一個問題, 串口通信居然不正確,頻繁的出錯. 串口模塊在兩塊相同的EP2C35板上通信, 結果串口通信模塊正常工作. 問題怪哉乎!

經過多次,對比和比較驗證,發現問題居然還是出現在EP2C35的硬件設計上, EP2C35用作輸入IO時,所有IO線并行走線,線路間干擾造成串口通信接收工作不正常. 當兩個EP2C35模塊相互通信工作正常,由于所有的IO翻轉時鐘都是同源,線路間干擾較小.當EP2C35模塊與其他FPGA 的串口通信模塊串口通信時,由于時鐘翻轉與別的串口輸入翻轉存在相位誤差,產生高頻干擾(線路間),引起串口通信不正常工作

找到問題存在,解決這個問題方法:1.增加PCB層數,輸入FPGA的IO線特別處理,增加間距和線寬;2.輸入FPGA IO 口線串電阻,加電容,進行高頻濾波;3. 軟件濾波.