第三次——第2章第一次课第一节.ppt

第2章 FPGA器件 内容提要 本章介绍Xilinx公司的Spartan-Ⅱ、Spartan-ⅡE 、Virtex-Ⅱ、Virtex-ⅡPro、Virtex-ⅡProX系列FPGA器件， Altera公司的FLEX、ACEX1K、APEX、Mercury、Excalibur、Stratix系列FPGA器件的主要技术特性、器件结构、输入/输出接口、逻辑单元、RAM等结构特点。 第2章 FPGA器件 知识要点： FPGA器件结构 可配置逻辑模块 逻辑单元 输入输出接口模块 BlockRAM 第2章 FPGA器件 本章的重点是掌握Xilinx公司和Altera公司的FPGA器件的： 主要技术特性 器件结构 输入/输出接口 逻辑单元、RAM等结构特点。 第2章 FPGA器件 注意区分Xilinx公司和Altera公司的FPGA器件结构上的不同点，注意区分同一公司不同系列产品内部结构、技术性能上的不同点，学习过程中要采用“Black Box”方法去掌握器件的主要特点、功能及应用。器件的功能实现需要通过实际的设计过程加深理解，注意不同器件的设计工具是不同的。 2.1 Xilinx FPGA器件 美国Xilinx公司1984年首先推出了世界上第一片现场可编程门阵列 FPGA（Field Programmable Gate Array）。之后，从XC330、XC4000到Spartan-Ⅱ、Spartan-ⅡE和 Virtex-Ⅱ、Virtex-Ⅱ Pro，Xilinx公司不断推陈出新，一直保持着FPGA领域的全球领先地位。 2.1.1 Xilinx FPGA器件简介 目前，Xilinx公司的C3000．XC4000．Spartan和Virtex系列FPGA已经基本被淘汰，Spartan XL和Virtex-E系列FPGA也逐渐退出市场。Spartan-Ⅱ、Spartan-ⅡE和 Virtex-Ⅱ、Virtex-Ⅱ Pro是Xilinx公司的主流FPGA产品。 Xilinx公司的FPGA产品分为高密度、高性能和低成本、低密度两种类型。 2.1.1 Xilinx FPGA器件简介 Spartan-Ⅱ具有LC数5292，BlockRAM容量56Kbit,DLL（Delay -Locked Loop ，数字延迟锁相环）时钟管理,I/O接口速度200MHz。 Spartan-ⅡE具有LC数15552，BlockRAM容量288Kbit,DLL时钟管理,I/O接口速度400MHz。 Spartan-Ⅱ和Spartan-Ⅱ采用成熟的FPGA结构，支持流行的接口标准，具有适量的逻辑资源和片内RAM，并提供灵活的时钟处理，是 Xilinx公司低成本、低密度FPGA产品的代表，是ASIC的有效替代产品，被广泛应用在各类低端产品中。 2.1.1 Xilinx FPGA器件简介 Virtex-Ⅱ具有LC数104832，BlockRAM容量3024Kbit, DCM （Digital Clock Manager，数字时钟管理器）时钟管理，硬件乘法器，I/O接口速度840MHz。 Virtex-Ⅱ Pro具有LC数125136，BlockRAM容量10008Kbit, DCM （Distal Clock Manager，数字时钟管理器）时钟管理，硬件乘法器，I/O接口速度3,125MHz。 Virtex-Ⅱ和Virtex-Ⅱ Pro具有逻辑容量大、片内RAM多、时钟频率高、含有硬乘法运算单元、支持多种接口标准等特点，是 Xilinx公司高密度、高性能FPGA产品的代表，已广泛应用于复杂网络设备、无线基站、高端视频处理器等高性能产品中。 2.1.2 Spartan-Ⅱ和Spartan-ⅡE系列产品 1.主要技术特性 Spartan-Ⅱ和Spartan-ⅡE系列产品主要技术特性如表2.1.1和表2.1.2所示。 表2.1.2 Spartan-ⅡE系列产品主要技术特性 Spartan-Ⅱ和Spartan-ⅡE系列产品同一型号的有用的用户I/O接口，根据不同的封装形式具有不同的数量，例如：Spartan-Ⅱ系列中的XC2S200采用不同的封装PQ208、 FG256、 FG456，引脚端数分别为140、176、284。 2. 器件结构 Spartan-Ⅱ和Spartan-ⅡE系列产品内部结构如图2.1.1所示，主要由： 可配置逻辑模块（CLB，Configurable Logic Block）、 输入输出接口模块（IOB，Input／Output Block）、 BlockRAM 数字延迟锁相环（DLL，Delay-Locked Loop）组成。 图2.1.2 Spartan-Ⅱ和Spartan-ⅡE系列产品内部结构 3. CLB（Configurable