FMC 与 FMC+ 标准详解
FMC 简介
FPGA 在应对 I/O 需求变化时展现出很强的灵活性。重新配置 FPGA 以实现新协议后，通常只需更换物理 I/O 组件和连接器即可。除非 I/O 组件位于扩展卡模块中，否则往往需要改变板级设计。为了规避频繁的设计变更带来的成本与工作量，设计人员一直依赖于 PMC 和 XMC 标准。然而，这些标准多年前是为单板计算机（SBCs）等通用解决方案开发的，并非专为 FPGA 优化。
2008 年 7 月，随着 ANSI 批准发布 VITA 57 FPGA Mezzanine Card (FMC) 标准，这种情况发生了改变。下图展示了传统板级设计与基于 FMC 扩展卡设计的区别：
FMC 标准由从 FPGA 供应商到最终用户的公司联盟开发，旨在为基板上的 FPGA 提供标准的扩展卡外形、连接器和模块化接口。这种方式将 I/O 接口与 FPGA 解耦，简化了 I/O 接口模块设计，同时最大限度地提高了载卡的可重复使用能力。与使用 PCI、PCI-X、PCle 或 Serial RapidIO 等复杂接口的 PMC 和 XMC 标准不同，FMC 标准只需要直接连接到载卡上 FPGA 的核心 I/O 和收发器电路。复杂接口标准则在 FMC 扩展卡上实现。
FMC 扩展卡支持以下接口标准：
- 模拟 I/O：ADC 和 DAC
- 数字并行 I/O：例如 Camera Link、LVDS、FPDP
- 数字高速串行 I/O：例如光纤、串行 FPDP、Gb/10Gb 以太网
FMC 标准为电路板开发人员提供了稳定、直接且兼容的规范。其优点包括：
- 减少对扩展卡上复杂协议逻辑的需求：最大限度提高数据吞吐量，降低延迟，减少 FPGA 设计复杂性及系统开销。
- 散热性能更佳：相比 PMCI、XMC 扩展卡具有更好的散热表现。
FMC 标准定义了单宽度（69mm x 76.5mm）和双宽度（139mm x 76.5mm）的外形标准。单宽度模块支持单个连接器连接到载卡。双宽度模块专为需要额外带宽、更多前面板空间或更大 PCB 面积的应用而设计，最多支持两个连接器。一旦选定了外形尺寸，电路板开发人员可以从两种不同的连接器中选择作为接口：具有 160 引脚的低引脚数（LPC）连接器和具有 400 引脚的高引脚数（HPC）连接器。两者都支持高达 2 Gb/s 的单端和差分信号，以及高达 10 Gb/s 的 FPGA 串行收发器信号。
