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FPGA的工作原理以及设计的基础问题分析

(文章滥觞:电子工程网)

FPGA(Field-Program mable Gate Array),即现场可编程门阵列,它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的根基长进一步成长的产物。它是作为专用集成电路ASIC)领域中的一种半定制电路而呈现的,既办理了定制电路的不够,又降服了原有可编程器件门电路数有限的毛病。以是,要想玩转FPGA,就必须理解FPGA内部的事情道理,进修若何使用这些单元实现繁杂的逻辑设计。

FPGA一样平常来说比ASIC(专用集成芯片)的速率要慢,无法完成繁杂的设计,然则功耗较低。然则 他们也有很多的优点比如可以快速成品,可以被改动来改处死度榜样中的差错和更便宜的造价。厂商也可能会供给便宜的然则编辑能力差的FPGA.由于这些芯片有比 较差的可编辑能力,以是这些设计的开拓是在通俗的FPGA上完成的,然后将设计转移到一个类似于ASIC的芯片上。

FPGA采纳了逻辑单元阵列LCA(Logic Cell Array)这样一个观点,内部包括可设置设置设备摆设摆设逻辑模块CLB(Configurable Logic Block)、输出输入模块IOB(Input Output Block)和内部连线(Interconnect)三个部分。 现场可编程门阵列(FPGA)是可编程器件,与传统逻辑电路和 门阵列(如PAL,GAL及CPLD器件)比拟,FPGA具有不合的布局。

FPGA使用小型查找表(16×1RAM)来实现组合逻辑,每个查找表连接到一 个D触发器的输入端,触发器再来驱动其他逻辑电路或驱动I/O,由此构成了既可实现组合逻辑功能又可实现时序逻辑功能的基础逻辑单元模块,这些模块间使用 金属连线相互连接或连接到I/O模块。FPGA的逻辑是经由过程向内部静态存储单元加载编程数据来实现的,存储在存储器单元中的值抉择了逻辑单元的逻辑功能以及各模块之间或模块与I/O间的联接要领,并终极抉择了FPGA所能实现的功能,FPGA容许无限次的编程。

FPGA的根基便是数字电路和VHDL语 言,想学好FPGA的人,建议床头都有一本数字电路的书,不管是哪个版本的,这个是根基,多懂得也有助于形成硬件设计的思惟。在说话方面,建议初学者进修 Verilog说话,VHDL说话语律例范严格,调试起来很慢,Verilog说话轻易上手,而且,一样平常大年夜型企业都是用Verilog说话,VHDL说话 规范,易读性强,以是一样平常军工都用VHDL.

认识几个常用的就可以的,开拓情况QuartusII ,或ISE 就可以了,这两个基础是相通的,会了哪一个,别的的那个也就很Easy了。功能仿真建议应用Modelsim ,假如你是做芯片的,就可以学学其余仿真对象,做FPGA的,Modelsim就足够了。综合对象一样平常用Synplify,初学先不用太关心这个,用 Quartus综合就OK了。

对付初学者,分外是从软件转过来的,设计的法度榜样既费资本又速率慢,而且很有可能综合不了,这就要求我们认识一些固定模块的写法,可综合的模块很多书上都有,说话先容上都有,不要想当然的用软件的思惟去写硬件。

FPGA进修要多演习,多仿真,signaltapII是很好的对象,可以看到每个旌旗灯号的真实值, 建议初学者必然要自己多着手,光看书是没用的。关于英文文档问题,假如要学会Quartus II的所有功能,只要看它的handbook就可以了,很具体,对付IT行业的人,大年夜部分常识滥觞都是英文文档,必然要耐心看,会从中劳绩很多的。

做FPGA的工程师,着末一样平常都是专攻算法了,这些根基常识都是顺手捏来的,假如你没有做好搞理论 的筹备,学FPGA始终只能停顿在低级阶段上。对付初学者,数字旌旗灯号处置惩罚是根基,应该好好理解,往更深的偏向,不用什么都学,根据你今后从事的偏向,比如 说通信、图像处置惩罚,雷达、声纳、导航定位等。

(责任编辑:fqj)

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