FPGA的基本结构

2012-06-25 23:20:53来源: 21ic
   

一、FPGA基本结构

FPGA由6部分组成,分别为可编程输入/输出单元、基本可编程逻辑单元、嵌入式块RAM、丰富的布线资源、底层嵌入功能单元和内嵌专用硬核等。

每个单元简介如下:

1.可编程输入/输出单元(I/O单元)

目前大多数FPGA的I/O单元被设计为可编程模式,即通过软件的灵活配置,可适应不同的电器标准与I/O物理特性;可以调整匹配阻抗特性,上下拉电阻;可以调整输出驱动电流的大小等。

2.基本可编程逻辑单元

FPGA的基本可编程逻辑单元是由查找表(LUT)和寄存器(Register)组成的,查找表完成纯组合逻辑功能。FPGA内部寄存器可配置为带同步/异步复位和置位、时钟使能的触发器,也可以配置成为锁存器。FPGA一般依赖寄存器完成同步时序逻辑设计。一般来说,比较经典的基本可编程单元的配置是一个寄存器加一个查找表,但不同厂商的寄存器和查找表的内部结构有一定的差异,而且寄存器和查找表的组合模式也不同。

学习底层配置单元的LUT和Register比率的一个重要意义在于器件选型和规模估算。由于FPGA内部除了基本可编程逻辑单元外,还有嵌入式的RAM、PLL或者是DLL,专用的Hard IP Core等,这些模块也能等效出一定规模的系统门,所以简单科学的方法是用器件的Register或LUT的数量衡量。

3.嵌入式块RAM

目前大多数FPGA都有内嵌的块RAM。嵌入式块RAM可以配置为单端口RAM、双端口RAM、伪双端口RAM、CAM、FIFO等存储结构。

CAM,即为内容地址存储器。写入CAM的数据会和其内部存储的每一个数据进行比较,并返回与端口数据相同的所有内部数据的地址。简单的说,RAM是一种写地址,读数据的存储单元;CAM与RAM恰恰相反。

除了块RAM,Xilinx和Lattice的FPGA还可以灵活地将LUT配置成RAM、ROM、FIFO等存储结构。

4.丰富的布线资源

布线资源连通FPGA内部所有单元,连线的长度和工艺决定着信号在连线上的驱动能力和传输速度。布线资源的划分:

1)全局性的专用布线资源:以完成器件内部的全局时钟和全局复位/置位的布线;

2)长线资源:用以完成器件Bank间的一些高速信号和一些第二全局时钟信号的布线(这里不懂什么是“第二全局时钟信号”);

3)短线资源:用来完成基本逻辑单元间的逻辑互连与布线;

4)其他:在逻辑单元内部还有着各种布线资源和专用时钟、复位等控制信号线。

由于在设计过程中,往往由布局布线器自动根据输入的逻辑网表的拓扑结构和约束条件选择可用的布线资源连通所用的底层单元模块,所以常常忽略布线资源。其实布线资源的优化与使用和实现结果有直接关系。

5.底层嵌入功能单元(书上举了很多例子,不过这些东东要看具体哪个厂商的哪种型号的芯片上嵌有什么资源决定)

6.内嵌专用硬核

与“底层嵌入单元”是有区别的,这里指的硬核主要是那些通用性相对较弱,不是所有FPGA器件都包含硬核。

关键字:FPGA  基本结构

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2012/0625/article_2992.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
FPGA
基本结构

小广播

独家专题更多

迎接创新的黄金时代 无创想,不奇迹
迎接创新的黄金时代 无创想,不奇迹
​TE工程师帮助将不可能变成可能,通过技术突破,使世界更加清洁、安全和美好。
TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来
TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来
TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 

夏宇闻老师专栏

你问我答FPGA设计

北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved