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原创 高度集成的可编程逻辑器件fpga芯片处理能力与作用

2019-7-10 17:29 50 0 分类: FPGA/CPLD

可编程逻辑器件(PLD)是一种半定制的通用器件,允许用户对PLD器件进行编程,以实现所需的逻辑功能。与ASIC相比,PLD具有灵活性高,设计周期短,成本低,风险低的优点。因此,它们已被广泛使用,并且各种相关技术也迅速发展。 PLD已成为数字系统设计的重要组成部分。硬件基础。


20世纪70年代PLD发展以来,形成了多种类型的产品,其结构,工艺,集成,速度等方面不断完善和提高。随着数字系统的规模和复杂性的增长,许多简单的PLD产品逐渐退出市场。目前,最广泛使用的可编程逻辑器件有两种类型:现场可编程门阵列(FPGA)和复杂可编程复杂可编程逻辑器件(CPLD)。


FPGA和CPLD的内部结构略有不同。通常,FPGA芯片中的寄存器资源相对丰富,适用于具有更多同步时序电路的数字系统。 CPLD中的组合逻辑资源相对丰富,适用于具有更多组合电路的控制应用。在这两种类型的可编程逻辑器件中,CPLD提供较少的逻辑资源,而FPGA在通信,消费电子,医疗,工业和军事领域提供最高的逻辑密度,最丰富的功能和最高的性能。它在各种应用领域中发挥着重要作用。因此,本文重点介绍FPGA。


FPGA是一类源自美国Xillnx公司的高度集成的可编程逻辑器件。 1985年,该公司推出了世界上第一个FPGA芯片。在这二十年的发展过程中,FPGA的硬件架构和软件开发工具不断改进并变得更加成熟。从最初的1200个可用门,到20世纪90年代成千上万的可用门,到目前单片FPGA芯片的数百万到数千万门,世界顶级制造商如Xilinx和Altera都增加了FPGA器件的集成度。到一个新的水平。 FPGA结合了微电子技术,电路技术和EDA技术,使设计人员能够专注于所需逻辑功能的设计,缩短设计周期并提高设计质量。


目前,生产FPGA的公司主要包括Xilinx,Altera,Actel,Lattice,QuickLogic等,生产的FPGA种类繁多。虽然这些FPGA的具体结构和性能规格是独一无二的,但它们都有一个共同点:它们由逻辑功能块排列,这些逻辑功能块通过可编程互连资源连接,以实现不同的设计。 。


典型的FPGA通常包含三种基本类型的资源:可编程逻辑器件芯片,可编程输入/输出块和可编程互连资源。基本结构如图1所示。可编程逻辑功能块是实现用户功能的基本单元。多个逻辑功能块通常规则地排列成阵列结构并分布在整个芯片上;可编程输入/输出模块完成芯片内部逻辑与外部引脚之间的接口。被逻辑单元阵列包围;可编程内部互连资源包括各种长度的线段和可编程链路开关,其连接各个可编程逻辑块或输入/输出块以形成特定功能的电路。用户可以以编程方式确定每个单元的功能及其互连,以实现所需的逻辑功能。不同的制造商或不同类型的FPGA通常在可编程逻辑块的内部结构,规模和内部互连结构方面存在很大差异。

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