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FPGA的内部结构和工作原理

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FPGA内部结构
(1)FPGA的内部结构主要包含六大部分,

分别是:可编程的输入输出IO口、可编程的逻辑单元、底层嵌入式功能单元、嵌入式块RAM、布线资源和硬核。以下是具体的介绍。
可编程的输入输出IO口:可以使用软件配置成不用的电气标准和物理特性,比如可以调整上下拉电阻、匹配电阻等特性,使用灵活。
可编程逻辑单元:是可编程逻辑的主体,可以根据设计灵活地改变内部连接与配置,从而完成不同的逻辑功能,FPGA一般都是基于SRAM工艺,可编程逻辑单元基本都是基于查找表LUT(Look-Up-Table)和一些寄存器组成(主要是D触发器)。
底层嵌入功能单元:指的是在FPGA内部集成的一些通用程度较高的嵌入式功能模块,比如锁相环、DSP等。
布线资源:链接FPGA的内部所有单元,在实际FPGA布局布线的时候,布局布线的好坏会对设计的功能产生直接的影响。
硬核:现在又一些FPGA芯片是集成了ARM核,做成了SOC结构的FPGA芯片。

FPGA的工作原理
FPGA的内部结构主要包含可配置的逻辑块(CLB)、输入输出块、布线资源和可编程开关。其中可配置的控制块是FPGA的主要资源指标,在芯片内部以二维阵列的形式排布。在CLB中包含查找表和D触发器,查找表(LUT)负责给芯片提供组合逻辑,D触发器负责提供时序逻辑,为设计数字电子系统提供资源。其中的查找表是一个16*1的RAM,具有RAM的物理结构,但是在作用上是类似ROM,负责存储Quartus II综合生成的逻辑电路的各种可能的运行结果,在FPGA工作的时候,依据端口输入的数据流或者是逻辑流,在RAM中取出对应的数字逻辑运算,配合D触发器可以完成数字电子系统需要的组合逻辑和时序逻辑。设计者在进行软件设计的时候,依据设计目标,将电路功能以代码的形式描述出来,Quartus II负责对代买进行编译和综合,得到设计电路的各种可能结果,下载到FPGA的时候,这些数据都存储在CLB的查找表中。系统开始工作时,在数据流或者是逻辑流的驱动下,在查找表中取出对应的数字逻辑,然后和D触发器配合完成数字电子系统的组合逻辑设计和时序逻辑设计。


转载:https://blog.csdn.net/atlll1/article/details/104636877
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