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第十章 可编程逻辑器件 * 章目录 10.8 现场可编程门阵列FPGA 一、FPGA的基本结构 二、CLB和IOB 1.XC2000系列的CLB (1) 组合逻辑电路 (2) 存储电路 (3) 控制电路 2.XC2000系列的IOB 三、IR 1.金属线 2.开关矩阵(SM：Switching Matrices) 3.可编程连接点(PIP：Programmable Interconnect Points) 作业 10.8 现场可编程门阵列FPGA 一、FPGA的基本结构 1.CLB： 2.IOB: 分布于芯片中央，实现规模不大的组合、 时序电路。 分布于芯片四周，实现内部逻辑电路与 芯片外部引脚的连接。 3.IR： 包括不同类型的金属线、可编程的开关 矩阵、可编程的连接点。 节目录 标题区 4.SRAM: 存放编程数据。 图 10.8.2 FPGA内SRAM单元 Q Q T 读/写 数据 组态控制 节目录 标题区 二、CLB和IOB 1.XC2000系列的CLB (1) 组合逻辑电路 ①工作方式 ②激励信号 ③时钟信号 CLK(同步)，或C、G(异步)。 (2) 存储电路 (3) 控制电路 电路组态； 实现方法 节目录 标题区 2.XC2000系列的IOB 图10.8.6 XC2000系列的IOB 节目录 标题区 三、IR 1.金属线 (1)通用互连( General-Purpose Interconnect ) (2)直接互连(Direct Interconnect) (3)长线(Long Line) 2.开关矩阵(SM：Switching Matrices) 3.可编程连接点(PIP：Programmable Interconnect Points) 节目录 标题区 作业题 10.2 10.9 10.11 10.14 标题区 　　　FPGA是现场可编程门阵列（ Field Programmable Gate Array ）的简称，80年代中期由美国Xilinx公司首先推出，是一种大规模可编程数字集成电路器件．它能使用户借助计算机自行设计自己需要的专用集成电路芯片，在计算机上进行功能仿真和实时仿真，及时发现问题，调整电路，改进设计方案． 　　　 图 10.8.1 FPGA的基本结构框图 图10.8.3 XC2000系列的CLB电路 四变量的任意函数 F G A B C D Q (a) 四变量任意函数 (b) 2个三变量任意函数 三变量的任意函数 F G A B C D Q 三变量的任意函数 A B C D Q 图10.8.4 CLB中组合逻辑电路的3种组态 (c) 五变量任意函数 三变量的任意函数 F G A B C D Q 三变量的任意函数 A C D Q M U X (动态选择两个三变量函数) 例 用查询表方式实现2输入(A、B)，2输出(G、F)的组合逻辑电路。 图10.8.5 两变量通用逻辑模块的原理图 表10.8.1两变量通用逻辑模块的真值表 0 ( C3 ) 1 1 1 ( C0 ) 1 0 1 ( C1 ) 0 1 0 ( C2 ) 0 0 F A B 输 出 输 入 图10.8.7 XC2000内部的互连资源 图10.8.8 XC2000的通用互连资源 图10.8.9 开关矩阵每个引脚的连接选项 图10.8.10 XC2000的直接互连线 图10.8.11 XC2064的长线 * * * 章目录