Multi-FPGA-System mit High-Speed-Kommunikation bis 20 Gbit/s
Generisches FPGA-Framework für Systeme mit bis zu 20 vernetzten FPGAs: eine wiederverwendbare Design-Plattform inklusive High-Speed-Kommunikation bis 20 Gbit/s – deterministisch durch einen systemweiten Kommunikationspuls, realisiert mit modernen VHDL-Paradigmen.
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Ausgangslage
Ein System aus bis zu 20 FPGAs mit Datenaustausch von bis zu 20 Gbit/s zwischen den Bausteinen – bei voller Determinismus-Anforderung: Die Kommunikation im Verbund muss zeitlich exakt vorhersagbar sein. Jeder FPGA erfüllt eine eigene Funktion, die Anforderungen an Kommunikation, Infrastruktur und Schnittstellen sind jedoch identisch. Individuelle Implementierungen pro Baustein hätten den Entwicklungsaufwand vervielfacht und die langfristige Wartbarkeit erheblich eingeschränkt.
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Lösung
Wir entwickelten ein konsequent generisches Design: eine gemeinsame Plattform, die auf allen FPGAs des Systems zum Einsatz kommt – inklusive High-Speed-Kommunikation, Infrastruktur und klar definierter Schnittstellen zur applikationsspezifischen Logik. Ein systemweiter Kommunikationspuls synchronisiert den gesamten Verbund und garantiert deterministisches Zeitverhalten über alle Bausteine hinweg. Die Umsetzung folgt modernen VHDL-Paradigmen: stark typisierte Interfaces, generische Parametrierung und durchgängig wiederverwendbare Module. Die Architektur ist bewusst ohne Obergrenze ausgelegt – die Anzahl der FPGAs im Verbund ist durch das Design nicht limitiert.
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Ergebnis
Eine Plattform statt 20 Einzellösungen: Neue FPGA-Funktionen werden in die verifizierte Umgebung integriert – Kommunikation, Synchronisation und Infrastruktur sind bereits gelöst. Bis zu 20 Gbit/s Datendurchsatz bei deterministischem Zeitverhalten im gesamten Verbund, signifikant reduzierter Entwicklungs- und Wartungsaufwand, eine konsistente Codebasis – und eine Architektur, die mit künftigen Ausbaustufen mitwächst.