什么是FPGA?FPGA是什么意思

　　FPGA(Field-Programmable Gate Array)，即現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列，它是在PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物。它是作為專(zhuān)用集成電路(ASIC)領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門(mén)電路數(shù)有限的缺點(diǎn)。

　　FPGA工作原理

　　FPGA采用了邏輯單元陣列LCA(Logic Cell Array)這樣一個(gè)概念，內(nèi)部包括可配置邏輯模塊CLB(Configurable Logic Block)、輸出輸入模塊IOB(Input Output Block)和內(nèi)部連線(xiàn)(Interconnect)三個(gè)部分。現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)是可編程器件。與傳統(tǒng)邏輯電路和門(mén)陣列(如PAL，GAL及CPLD器件)相比，F(xiàn)PGA具有不同的結(jié)構(gòu)，F(xiàn)PGA利用小型查找表(16×1RAM)來(lái)實(shí)現(xiàn)組合邏輯，每個(gè)查找表連接到一個(gè)D觸發(fā)器的輸入端，觸發(fā)器再來(lái)驅(qū)動(dòng)其他邏輯電路或驅(qū)動(dòng)I/O，由此構(gòu)成了既可實(shí)現(xiàn)組合邏輯功能又可實(shí)現(xiàn)時(shí)序邏輯功能的基本邏輯單元模塊，這些模塊間利用金屬連線(xiàn)互相連接或連接到I/O模塊。FPGA的邏輯是通過(guò)向內(nèi)部靜態(tài)存儲(chǔ)單元加載編程數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器單元中的值決定了邏輯單元的邏輯功能以及各模塊之間或模塊與I/O間的聯(lián)接方式，并最終決定了FPGA所能實(shí)現(xiàn)的功能，F(xiàn)PGA允許無(wú)限次的編程.

　　基本特點(diǎn)

　　1)采用FPGA設(shè)計(jì)ASIC電路(專(zhuān)用集成電路)，用戶(hù)不需要投片生產(chǎn)，就能得到合用的芯片。

　　2)FPGA可做其它全定制或半定制ASIC電路的中試樣片。

　　3)FPGA內(nèi)部有豐富的觸發(fā)器和I/O引腳。

　　4)FPGA是ASIC電路中設(shè)計(jì)周期最短、開(kāi)發(fā)費(fèi)用最低、風(fēng)險(xiǎn)最小的器件之一。

　　5) FPGA采用高速CMOS工藝，功耗低，可以與CMOS、TTL電平兼容。

　　可以說(shuō)，F(xiàn)PGA芯片是小批量系統(tǒng)提高系統(tǒng)集成度、可靠性的最佳選擇之一。

　　FPGA是由存放在片內(nèi)RAM中的程序來(lái)設(shè)置其工作狀態(tài)的，因此，工作時(shí)需要對(duì)片內(nèi)的RAM進(jìn)行編程。用戶(hù)可以根據(jù)不同的配置模式，采用不同的編程方式。

　　加電時(shí)，F(xiàn)PGA芯片將EPROM中數(shù)據(jù)讀入片內(nèi)編程RAM中，配置完成后，F(xiàn)PGA進(jìn)入工作狀態(tài)。掉電后，F(xiàn)PGA恢復(fù)成白片，內(nèi)部邏輯關(guān)系消失，因此，F(xiàn)PGA能夠反復(fù)使用。FPGA的編程無(wú)須專(zhuān)用的FPGA編程器，只須用通用的EPROM、PROM編程器即可。當(dāng)需要修改FPGA功能時(shí)，只需換一片EPROM即可。這樣，同一片F(xiàn)PGA，不同的編程數(shù)據(jù)，可以產(chǎn)生不同的電路功能。因此，F(xiàn)PGA的使用非常靈活。

　　FPGA配置模式

　　FPGA有多種配置模式：并行主模式為一片F(xiàn)PGA加一片EPROM的方式;主從模式可以支持一片PROM編程多片F(xiàn)PGA;串行模式可以采用串行PROM編程FPGA;外設(shè)模式可以將FPGA作為微處理器的外設(shè)，由微處理器對(duì)其編程。　　如何實(shí)現(xiàn)快速的時(shí)序收斂、降低功耗和成本、優(yōu)化時(shí)鐘管理并降低FPGA與PCB并行設(shè)計(jì)的復(fù)雜性等問(wèn)題，一直是采用FPGA的系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師需要考慮的關(guān)鍵問(wèn)題。如今，隨著FPGA向更高密度、更大容量、更低功耗和集成更多IP的方向發(fā)展，系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師在從這些優(yōu)異性能獲益的同時(shí)，不得不面對(duì)由于FPGA前所未有的性能和能力水平而帶來(lái)的新的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。　　例如，領(lǐng)先FPGA廠商Xilinx最近推出的Virtex-5系列采用65nm工藝，可提供高達(dá)33萬(wàn)個(gè)邏輯單元、1,200個(gè)I/O和大量硬IP塊。超大容量和密度使復(fù)雜的布線(xiàn)變得更加不可預(yù)測(cè)，由此帶來(lái)更嚴(yán)重的時(shí)序收斂問(wèn)題。此外，針對(duì)不同應(yīng)用而集成的更多數(shù)量的邏輯功能、DSP、嵌入式處理和接口模塊，也讓時(shí)鐘管理和電壓分配問(wèn)題變得更加困難。　　幸運(yùn)地是，F(xiàn)PGA廠商、EDA工具供應(yīng)商正在通力合作解決65nm FPGA獨(dú)特的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。不久以前，Synplicity與Xilinx宣布成立超大容量時(shí)序收斂聯(lián)合工作小組，旨在最大程度地幫助系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師以更快、更高效的方式應(yīng)用65nm FPGA器件。設(shè)計(jì)軟件供應(yīng)商Magma推出的綜合工具Blast FPGA能幫助建立優(yōu)化的布局，加快時(shí)序的收斂。　　最近FPGA的配置方式已經(jīng)多元化!

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如何進(jìn)行FPGA設(shè)計(jì)FPGA設(shè)計(jì)向?qū)зY料免費(fèi)下載

1.考慮器件的資源，包括LE，ram資源，硬件乘法器，PLL，全局時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)等。　總體來(lái)說(shuō)，對(duì)于FPGA設(shè)計(jì)，資源一定要留有余量，否則最后的時(shí)序收斂會(huì)比較困難。我認(rèn)為使用80%左右是比較合適的。對(duì)于資源使用量在95%以上的設(shè)計(jì)，除了時(shí)序收斂，可能還會(huì)遇到一些你想不到的問(wèn)題。

2018-11-02 17:18:03

FPGA是什么？FPGA教程之FPGA系統(tǒng)設(shè)計(jì)入門(mén)電子課件免費(fèi)下載

本文檔詳細(xì)介紹的是FPGA教程之FPGA系統(tǒng)設(shè)計(jì)入門(mén)電子課件免費(fèi)下載主要內(nèi)容包括了：1.Xilinx片上可編程系統(tǒng)設(shè)計(jì)導(dǎo)論 2.MicroBlaze處理器原理3.EDK工具概述4.操作系統(tǒng)（OS）及板級(jí)支持包（BSP）概述5.基于EDK10.1和MicroBlaze處理器的設(shè)計(jì)流程

2018-09-05 08:00:00

什么是FPGA？FPGA的工作原理是什么？有哪些基礎(chǔ)問(wèn)題？

Verilog HDL語(yǔ)言的語(yǔ)法與C語(yǔ)言很相似，但是它們之間有著本質(zhì)的區(qū)別。C語(yǔ)言是基于過(guò)程的高級(jí)語(yǔ)言，編譯后可以在CPU上運(yùn)行。而Verilog HDL語(yǔ)言描述的本身就是硬件結(jié)構(gòu)，編譯后是硬件電路。因此，有些語(yǔ)句在C語(yǔ)言的環(huán)境中應(yīng)用是沒(méi)有問(wèn)題的，但是在HDL語(yǔ)言環(huán)境下就會(huì)導(dǎo)致結(jié)果不正確或者不理想。

2018-07-18 13:48:00

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為什么使用FPGA？FPGA為什么比GPU的延遲低這么多？

計(jì)算密集型任務(wù)的例子包括矩陣運(yùn)算、圖像處理、機(jī)器學(xué)習(xí)、壓縮、非對(duì)稱(chēng)加密、Bing 搜索的排序等。這類(lèi)任務(wù)一般是 CPU 把任務(wù)卸載（offload）給 FPGA 去執(zhí)行。對(duì)這類(lèi)任務(wù)，目前我們正在

2018-06-25 16:02:45

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什么是FPGA？FPGA具備哪五大優(yōu)勢(shì)？

現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列（FPGA）技術(shù)不斷呈現(xiàn)增長(zhǎng)勢(shì)頭，預(yù)計(jì)到2013年1全球FPGA市場(chǎng)將增長(zhǎng)至35億美元。 1984年Xilinx剛剛創(chuàng)造出FPGA時(shí)，它還是簡(jiǎn)單的膠合邏輯芯片，而如今在信號(hào)處理和控制應(yīng)用中，它已經(jīng)取代了自定制專(zhuān)用集成電路（ASIC）和處理器。

2018-04-11 14:41:00

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fpga是什么？fpga經(jīng)典設(shè)計(jì)與應(yīng)用：基于FPGA的高速AD轉(zhuǎn)換系統(tǒng)

在雷達(dá)設(shè)計(jì)中，需要對(duì)接收到的信號(hào)首先進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換速度和準(zhǔn)確性直接決定了之后FFT等運(yùn)算的準(zhǔn)確性，最終影響雷達(dá)測(cè)量精度。介紹了一種基于FPGA，利用芯片ADS7890實(shí)現(xiàn)一種快速14位串行

2017-05-17 10:56:06

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什么是fpga_fpga是什么

FPGA是Field Programmable Gate Array的縮寫(xiě)，即現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列。FPGA是20世紀(jì)80年代中期出現(xiàn)的一種新型的可編程邏輯器件，其結(jié)構(gòu)不同于基于與或陣列的器件。其最大的特點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)編

2012-09-18 11:27:32

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FPGA,FPGA工作原理是什么?

FPGA,FPGA工作原理是什么? FPGA（現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列）是專(zhuān)用集成電路（ASIC）中集成度最高的一種，用戶(hù)可對(duì)FPGA內(nèi)部的邏輯模塊和I/O模塊

2010-03-26 17:07:47

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基于EasyFPGA030的串口接收顯示設(shè)計(jì)

本實(shí)驗(yàn)是基于EasyFPGA030 的串口接收設(shè)計(jì)。FPGA 除了需要控制外圍器件完成特定的功能外，在很多的應(yīng)用中還需要完成FPGA 和FPGA 之間、FPGA 和外圍器件之間以及FPGA 和微機(jī)的數(shù)據(jù)交換和

2010-03-11 15:39:55

fpga是什么意思 ASIC是什么意思

fpga是什么意思 FPGA入門(mén)知識(shí)，什么是FPGA？　　FPGA是英文Field?Programmable?Gate?Array的縮寫(xiě)，即現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列，它是在PAL、GAL、EPLD等可

2007-12-20 13:54:52

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