Firma Sipeed oferuje wiele różnych zestawów startowych i modułów, spośród których przyjrzymy się serii Tang zawierającej układy FPGA firmy Gowin (pełna nazwa: Guangdong Gowin Semiconductor Corporation). Skupimy się na zestawie Tang Primer 25k, który oferuje świetny stosunek możliwości do ceny. A ta ostatnia jest nawet kilka razy niższa od cen zestawów bardziej renomowanych marek. Nawet w rodzinie Tang zestaw Primer 25k plasuje się dość korzystnie pod względem specyfikacji i dlatego też może być on dobrym wyborem na początek przygody z FPGA.
Zakup, cena i specyfikacja
Sipeed Tang Primer 25k nie jest dostępny w polskich sklepach, za to bez problemu można go znaleźć na portalu AliExpress. Co więcej, Sipeed na swojej stronie Wiki zapewnia linki do większości oferowanych przez markę zestawów właśnie na tej platformie. Cena Tang Primer 25k wynosi 174,39 zł za cały zestaw oraz 122,99 zł za główny moduł (są to ceny obowiązujące w chwili pisania tego artykułu).
Zestaw składa się z płytki głównego modułu, zawierającej układ FPGA typu GW5A-LV25MG121, pamięć konfiguracji Flash 64 Mb oraz przetwornicę napięcia, a także płytki bazowej wyposażonej w debugger, złącza USB (jedno do podłączenia zewnętrznych urządzeń, drugie do programowania i zasilania), trzy złącza PMOD dla dodatkowych modułów oraz jedno złącze 2×20 pinów. Na płytce głównego modułu znajdują się dwa złącza męskie typu DF40C-60DP-0.4V(51) udostępniające 75 pinów IO, linie JTAG i MIPI oraz zasilanie (zarówno napięcie wejściowe, jak i wyjściowe przetwornicy). Sipeed dostarcza w dokumentacji informacje o dokładnych wymiarach płytki (22,9 mm × 17,8 mm) i rozstawie złączy (14 mm), dzięki czemu ten moduł można bezproblemowo zintegrować z własnymi projektami. Płytka bazowa ma złącza żeńskie typu DF40C-60DS-0.4V(51), a Sipeed dodaje w dokumentacji, iż są one dostępne w różnych wysokościach. Płytka modułu może być zasilana napięciem 3,6...5,5 V. Producent nie podaje w opisie dokładnej wartości poboru prądu, gdyż ten mocno zależy od stopnia wykorzystania układu FPGA Gowin GW5A-LV25MG121.
Macierz FPGA zawarta na płytce zawiera 23040 elementów logicznych (LUT4), tyle samo rejestrów (FF), a także 180 kilobitów pamięci SRAM rozdystrybuowanej w całym układzie oraz dodatkowe 1008 kilobitów pamięci SRAM w 56 blokach. Dokumentacja Sipeed podaje też, że układ jest wyposażony w 28 elementów DSP, ale nota Gowin podaje dokładniejszą informację: jest to bowiem 28 bloków... mnożenia 18-bit × 18-bit. Układ ma ponadto sześć pętli PLL, 16 globalnych zegarów i 16 zegarów w.cz. Prędkość transferu danych w standardzie LVDS, odbywającej się przez jeden z ośmiu banków IO, wynosi 1,25 Gbps, a oddzielne linie MIPI zapewniają aż 2,5 Gbps, oferując cztery linie Rx/Tx i jedną linię zegarową. Fotografia 1 prezentuje zbliżenie na zestaw od strony elementów (a) i druku (b), z oznaczeniami pinów układu FPGA gniazda rozszerzeń (użytkownika) i modułów.
Sipeed oferuje następujące moduły rozszerzeń do płytki bazowej:
- moduł z kontrolerami gier w standardzie SNES,
- moduł z matrycą LED 64×64,
- moduł kamery 5 Mpx (2592×1944 px),
- zestaw modułów z przyciskami, diodami, złączem kart SD, i złączem DVI,
- moduł pamięci SDRAM wpinany w złącze 2×20 pin (64 MB, 16-bit).
Moduły te nie są wymagane do pracy z zestawem, ale mogą być przydatne. Nic nie stoi na przeszkodzie, by wykorzystać także płytki innych producentów, podłączone za pomocą przewodów lub samodzielnie zaprojektowanych i wykonanych adapterów. Zestaw podstawowy dostarczony został w dedykowanym, plastikowym pudełku i poza samymi płytkami zawiera też krótki kabel USB-C.
Zestaw nie zawiera też żadnej dokumentacji papierowej, więc należy od razu sięgnąć po stronę Wiki Sipeed. Dokumentacja techniczna jest dość bogata i dobrze przetłumaczona na język angielski, podobnie jak dokumentacja firmy Gowin. Jedynym „zgrzytem” jest strona „Getting Started”, dostępna jedynie w języku chińskim, z opcją tłumaczenia przez Google. Zawiera głównie informacje o aktualizacji firmware debuggera. Przez Wiki można też pobrać wersję edukacyjną środowiska programistycznego Gowin EDA.