作者：Adiuvo 工程师 Adam Taylor，来源：XILINX开发者社区微信公众号
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白皮书版本历史
简介
什么是 COP? 能为开发者带来哪些优势
如何选择最佳 COP 器件
案例研究
总结
2. 白皮书版本历史
本文为相关内容首次发行，版本为 1.0。
3. 简介
使用可编程逻辑器件进行设计时，最关键的步骤之一就是为应用选择最佳的器件。在 AMD 成本优化产品系列中，有一些专门可供开发者选择的 FPGA 及异构 SoC。即 AMD 成本优化产品系列 Cost-Optimized Portfolio (COP) 目前包含 AMD 7 系列、 UltraScale+™ 系列器件、所有 AMD Spartan™ 7 与 AMD Artix™ 7 系列以及 Z7020 以下的 AMD Zynq™ 7000 器件等。在 UltraScale+ 系列中，COP 包含 AMD Artix UltraScale+ 系列以及包含 ZU3T 的 AMD Zynq UltraScale+ 器件。
4. 什么是COP? 能为开发者带来哪些优势
这些器件通常用于各种应用领域，其中包括机器人、医疗、工业、音频、视频、游戏系统、无人机、家庭自动化与联网等。对于开发者而言，COP 具有以下显著优势：
AMD 已经宣布 AMD 7 系列产品系列器件的供货至少会延长至 2035 年，以支持医疗、工业和汽车等许多 COP 应用所需的长期生产运行。COP 中包括一系列广泛的器件，这些器件可提供大量开发者能充分利用的架构特性。FPGA 及 SoC 器件都可分为 7 系列器件和 UltraScale+ 系列器件。7 系列中的 COP 器件包括 AMD Spartan 7 和 Artix 7 系列。AMD Spartan 7 器件可为开发者提供最低的成本、最小的封装以及最高的 I/O 逻辑比。如果需要多千兆位收发器，则 AMD Artix 7 可为开发者提供工作速率高达 6.6Gbps 的收发器。
如果需要在 7 系列范围内进行嵌入式处理，从 Z7007S 到 Z7020 的 AMD Zynq 7000 器件可为开发者提供单核或双核 Arm® Cortex®-A9 处理器和可编程逻辑。UltraScale+ MPSoC 系列可为开发者提供双核或四核 A53 处理器。
在 UltraScale+ 系列中，COP 包括 AMD Artix UltraScale+ 器件和 UltraScale+ MPSoC 系列中的 ZU1 至 ZU3T 器件，前者带有收发器，能够支持高达 16 Gb/s 的线路速率。
除了可编程逻辑和嵌入式处理器内核外，COP 系列中的 7 系列及 UltraScale+ 器件还包含如下架构特性：
5. 如何选择最佳 COP 器件
在 COP 器件之间进行选择可能是一项非常艰巨的任务，因此我们可将以下流程图作为指导，以帮助为您的应用选出最适合的器件。
第一个决定因素是：是否需要嵌入式处理器。根据这个问题的答案，我们可以在 AMD Zynq 7000 与 AMD Zynq UltraScale+ 器件或 AMD Spartan 7、AMD Artix 7 和 AMD Artix UltraScale+ 器件之间做出选择。
如果需要嵌入式处理器，我们则需要确定逻辑设计中是否需要 PL 收发器。所有 AMD Zynq 7000 MPSoC 器件都具有 PS GTR 高速收发器，用于实现 USB3.0、SATA 与 DisplayPort 等。如果需要收发器，则应选择 AMD Zynq UltraScale+ ZU3T，因为它提供 PL 收发器。
如果不需要 PL 收发器，则需要根据所需的逻辑资源的大小评估进一步的决策点。如果需要低于 80k 的 LUT，则应考虑 AMD Zynq 7000 系列器件。如所需的逻辑资源超过 80k，则应考虑 AMD Zynq UltraScale+ MPSoC。值得注意的是，在整个项目生命周期中确定逻辑资源大小时，经常会出现范围和需求变化，从而增加逻辑资源。因此，在完成初始尺寸估算时，最好将器件尺寸调整为大约满载的 60%。这既能为设计发展预留空间，又能随着规模的增大降低实施时序闭合问题的风险。
最后一个考虑因素可能是最终应用。大量边缘应用要求外形小巧，以符合尺寸、重量和功耗方面的要求。可编程逻辑器件处于系统的核心位置，因此尺寸受限的应用可从占位尺寸更小的器件中获得巨大优势。幸运的是，AMD Zynq UltraScale+ 和 AMD Artix UltraScale+ 器件采用集成扇出型封装 (InFO)，与倒装芯片解决方案相比，该解决方案可减少组件板面积和高度。如果您不熟悉 InFO 封装，简单说它可以去除基板从而减少电路板面积和高度，所选器件的封装也可能是选择标准中的一个重要部分。
图 1. COP 器件选择流程图
如果不需要嵌入式处理，则必须确定是否需要收发器。如果需要，可以考虑 AMD Artix 7 或 Artix UltraScale+ 系列。如果不需要收发器，那么决策点就是价格、逻辑资源与 I/O 逻辑比。开发者通常会选择成本较低的 AMD Spartan 7 器件或逻辑密度较大的 AMD Artix 7 器件。对于逻辑密度较大的器件，可首选 AMD Artix UltraScale+ 系列器件。
6. 案例研究
我们来看几个有关器件选择的简单案例。
1. 第一个案例是一个图像采集器，需要使用收发器以专有标准采集科学图像输出。捕获的图像必须能通过以太网下载，使用 PYNQ 框架。
该案例需要一款嵌入式处理器与下游网络通信还需要 PL 收发器通信来实现千兆位收发器链路。PL 还将执行图像捕获流水线和 DMA，以便向处理器系统提供图像数据。由于该应用使用 PL 收发器和嵌入式处理器，因此 ZU3T 是一个值得考虑的合适器件。
2. 第二个案例研究是 SMPTE UH-SDI 至 PCIe 采集卡。该卡将接收 US-SDI 帧，对其进行缓存并通过 PCIe 进行后续处理。这需要在输入和输出端采用高速收发器，以实现 12Gbps HD-SDI 所需的高数据速率，并支持 PCIe Gen3 x4（每通道 1Gb/s ）。本案例中的决定因素是收发器的速度，AMD Artix UltraScale+ 是 COP 系列中唯一支持 16Gb/s 收发器的器件。
3. 最后一个案例是用于分析和测试除颤器生成的波形的医疗测试设备。这种测试设备采用 ADC 捕获除颤器生成的波形，FPGA 会将波形捕获到一个小型外部 SRAM 存储器中。一旦捕捉到波形并进行缓冲后，就会对数据进行处理和分析，以确保波形符合预期。在此本应用中，不需要收发器，而且逻辑尺寸估计小于 100k LUT，并留有余量。其中的主要驱动因素是并行接收和缓存数据。由于不需要嵌入式处理器，也不需要收发器，因此 AMD Spartan 7 FPGA 的逻辑资源指示 < 100k LUT 是开发者考虑的正确起点。
7. 总结:
AMD COP 中提供的各种精细粒度器件意味着一种器件可以满足大多数应用需求。从 AMD Spartan 7 FPGA 产品中的最小封装，到 AMD Artix UltraScale+ 器件中带有 16Gb/s 收发器的紧凑型逻辑资源，再到高性能功率优化器件以及 AMD ZU3T 中带有收发器的异构 SoC，成本优化产品系列可为开发者提供了一系列可用于多种应用的器件。
注：所有性能和成本节约声明均由 Adiuvo 提供，未经 AMD 独立验证。性能和成本优势可能会受各种变量影响。本文的结果仅针对 Adiuvo，可能不具有广泛代表性。
点击了解更多有关成本优化型产品系列信息：https://china.xilinx.com/products/silicon-devices/cost-optimized-portfol...
