FPGA板很可能是我们工程硬件工具箱中最通用和最有用的工具。一个有能力的硬件工程师可以抓起一块FPGA板，很快地解决各种各样的问题和挑战。需要在硬件上加速算法?想要处理来自高速外围设备的数据?是否存在互连、缓冲、传感器融合或其他具有挑战性的接口问题?FPGA板可能会比任何东西都更快地为您提供工作解决方案。

但实际上没有人单独使用FPGA板。我们总是需要连接外围设备——摄像头、传感器——这个清单还在不断增加。此外，将这些电路板连接到我们基于fpga的系统是我们扩建过程中最具挑战性和耗时的任务之一。没有人愿意设计定制的界面，所以我们尽可能地采用标准。对于FPGA，最流行和最通用的接口标准是FMC (FPGA mezz扣卡)。FMC定义了一个插头和插座，基本上外化了FPGA的所有引脚，因此外围设备板的设计人员可以构建一个标准插头，以获得他们需要的信号。FMC是一个健壮的标准，随着引脚数量的增加，IO速度的提高，SerDes收发器变得更加普遍，它已经发展了多年。

FMC的缺点是成本、复杂性和规模。FMC插头和插座又大又贵，限制了电路板的尺寸，增加了一大块成品成本。对于许多应用程序——实际上是大多数应用程序——FMC最终是一种过度使用的措施。许多引脚和插座处于空闲状态，浪费了宝贵的空间、成本和IO，而这些空间、成本和IO本可以用于其他用途。在许多简单的应用程序中，外围设备板和模块的构建者选择更简单、成本更低的标准，如勤勉PMOD。对于低速、成本和形式敏感的应用程序，PMOD提供了FMC的一个很好的、简单的替代方案，使外围设备的成本下降到一位数到低两位数的范围，而不是典型的基于FMC的外围设备的三位数到四位数的价格标签。

然而，PMOD的6脚或12脚的简单性与FMC的72脚或200脚的多千兆比特世界之间存在着巨大的差距。目前还没有一个标准能很好地填补两极之间的差距，至少到目前为止。Opal Kelly是FPGA模块的领先生产商，它定义了一个名为SYZYGY的新标准，并将其作为连接高性能外围设备到FPGA系统的开放标准。对于许多应用，SYZYGY应该达到一个与FMC相比节省大量成本和空间的最佳点。

SYZYGY的目标是提供广泛的外设支持，具有高速单端和差分接口标准，通过为小型单一用途外设提供中等引脚数来保持FPGA引脚经济，并保持整体解决方案成本显著低于FMC。此外，Opal Kelly希望通过SmartVIO提供可编程电源传输，以实现灵活的FPGA IO电压，并在需要时使用低成本、高性能的电缆。

SYZYGY有两种风格-一种支持多千兆收发器(巧妙地称为“SYZYGY收发器”)和一种不支持(“SYZYGY标准”)。这是一个聪明的妥协，它使SYZYGY有别于FMC的一个连接器适合所有的方法。对于不需要收发器的设计，单连接器解决方案的成本和复杂性将显著增加，因此SYZYGY标准允许非收发器应用程序保持低成本和低复杂性，同时在小尺寸下最大化引脚利用率。

SYZYGY标准采用Samtec 40针QTE/QSE配对连接器对，具有0.8mm间距阻抗控制，并可选闭锁连接器功能。它支持28个单端IOs，其中8对具有差分功能。SmartVIO允许FPGA IOs编程为1.0V至3.3V 2A，以10mV为增量。I2C用于SmartVIO的个性化和控制。SYZYGY标准支持的速度约为500 Mpbs/pin(因此差分对为1Gbps)。

如果需要布线，SYZYGY标准使用Samtec EQCD-020，它为10英寸电缆提供11 Gbps的性能。该电缆两端有一个可选的螺钉安装，是一个阻抗控制，屏蔽同轴电缆。Samtec EQCD-020的价格是21美元(100pc, 6英寸电缆)，这与连接器的低成本一起，与FMC相比，可以大大降低您的BOM成本。

对于需要收发器的应用，SYZYGY收发器提供高性能收发器连接，并通过减少标准IO引脚数量保持小尺寸和低成本。SYZYGY收发器使用Samtec 40针QTH-DP/QSH-DP配对连接器。该连接器具有0.5mm的引脚间距，并且针对差分信号进行了优化，差分对之间具有额外的分离。与标准连接器一样，收发器连接器也提供了可选的闭锁连接器功能。SYZYGY收发器支持18个单端IO加上两个Tx和两个Rx通道的收发器。它使用与SYZYGY标准相同的I2C个性和SmartVIO控制，并为单端IO提供500 Mbps/pin的性能，为每个两个收发器通道提供高达10 Gbps的性能。

此外，还为收发器版本提供了电缆解决方案- Samtec HQDP-020 -这是一种双轴差动电缆，可为10英寸电缆提供高达19Gbps的电缆，两端可选螺钉安装。价格是在一个惊人的低66美元在100%的6”电缆，这是一个真正了不起的布线解决方案与千兆性能在这样的宽度。在这里，基于SYZYGY收发器的设计将大大降低成本，比FMC的相同设计更小。

Opal Kelly正在通过提供开源FPGA SYZYGY兼容载波来播种SYZYGY标准宇宙。该载波基于Xilinx ZYNQ设备，包括3个SYZYGY标准端口和1个SYZYGY收发端口，SmartVIO电源传输，1gb以太网，1GiB DDR3-800, USB Type-C(主机和设备模式)，USB Serial UART(控制台访问)，Linux操作系统，5V至18V电源输入。

除了开源载波，Opal Kelly还推出了一套符合SYZYGY标准的多功能外设，包括两个模数转换器(一个基于Linear Technology LTC2264，一个基于Analog Devices AD9116)，一个图像传感器(基于on Semiconductor AR0330)，一个勤勉PMOD扩展，以及一个小尺寸可插拔收发器。

LTC2264 A/D转换器外设基于SYZYGY标准，提供125mbps 12位分辨率。它具有变压器耦合或运放缓冲输出，双通道同时采样和边缘发射的SMA输入。AD9116 A/D转换器提供类似的性能和功能，但只有变压器耦合输出，可选的外部时钟输入和双通道同时采样。AR0330图像传感器外设也是SYZYGY标准外设，具有340万像素CMOS数字图像传感器，在1080p下提供60 fps和640×480分辨率下215 fps的高速捕获。

PMOD扩展外设是SYZYGY标准外设，将SYZYGY连接分成四个勤勉PMOD端口。这种分岔板使得SYZYGY载波板可以很容易地与各种现有的基于pmod的外围设备配对。PMOD扩展外设采用双宽电缆布置，具有最大的灵活性。

Small Form-Factor Pluggable Transceiver (SFP) Peripheral(当然)基于SYZYGY Transceiver标准，它提供双SFP保持架，可接受标准SFP+模块。SFP外设支持高达10Gbps的信令，它将SYZYGY领域扩展到现有的各种SFP+设备。

“专有标准”(由商业利益创建和提供的开放标准)的世界可能令人困惑。Opal Kelly拥有SYZYGY标志，被许可方(包括运营商制造商和外围设备制造商)只要其产品完全符合SYZYGY规范，就可以免费使用该标志。被许可方提供一份“兼容性表”，显示他们的设备可以使用什么，然后他们可以使用“SYZYGY”这个术语tm兼容”指的是他们的产品。Opal Kelly免费提供SYZYGY授权，以鼓励整个行业的扩散和采用。

从我们的角度来看，SYZYGY填补了FPGA标准领域的巨大空白，它应该对各种外围设备供应商以及载波板制造商具有吸引力。SYZYGY提供了一种成本更低、尺寸更小的FMC替代品，具有合理的功能子集，应该对广泛的应用具有吸引力。SYZYGY如何被FPGA行业广泛接受将是很有趣的。

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