培训课件FPGA的基本原理(详细+入门).ppt

（二）、? 什么是FPGA？ FPGA是英语（Field programmable Gate Array）的缩写，即现场可编程门阵。它的结构类似于掩膜可编程门阵（MPGA），由可编程逻辑功能块和可编程I/O模块排成阵列组成，并由可编程的内部连线连接这些逻辑功能块和I/O模块来实现不同的设计。 1、FPGA与MPGA的区别： MPGA利用集成电路制造过程进行编程来形成金属互连，而FPGA利用可编程的电子开关实现逻辑功能和互连。 2、FPGA与CPLD的区别： 1)?? 结构不同：FPGA是由可编程的逻辑模块、可编程的分段互连线和I/O模块组成，而CPLD是由逻辑阵列块、可编程连线阵列和I/O模块组成。 2)???CPLD延时可预测（Predictable），FPGA的延时与布局布线情况有关。 3)??? CPLD 组合逻辑多而触发器较少，而FPGA触发器多。 .......... * （三）、?? FPGA的分类 1、? 按可编程逻辑模块大小分： l???细粒度型（fine-grain）：内部可编程模块较小的FPGA，如Actel公司的FPGA。 l????粗粒度型（coarse-grain）：内部可编程模块较大的FPGA，如Xilinx公司的FPGA。 2、? 按可编程逻辑模块结构分： l?多路开关型FPGA：可编程逻辑模块实现组合逻辑是用多路开关实现的。 l??RAM查找表型FPGA：可编程逻辑模块实现组合逻辑是用RAM查找表实现的。 3、? 按可编程单元分： l?????? 基于RAM的FPGA 这种类型的FPGA一般采用RAM查找表实现逻辑功能，而采用RAM单元控制的电子开关作为编程单元，由于FPGA的功能取决于RAM中的内容，所以改变RAM中的内容就可改变FPGA的电路功能，这种类型的FPGA可实现系统内可重复编程（In-system reprogrammability） .......... * l 逆熔丝型的FPGA 这种类型的FPGA的编程单元采用逆容丝，由于逆容丝体积非常小，所以这种类型的FPGA必威体育官网网址性非常好。 l? FLASH型FPGA 这种类型的FPGA的编程单元采用FLASH存储器作为电子开关的控制单元，所以采用这种编程单元的FPGA既具有系统内可重复编程性，又具有非易失性（Non-volatility）。 4、? 按可重复编程性分： l???? 一次性编程的FPGA： 这种FPGA只能编程一次，如逆熔丝型FPGA就是一次性编程的FPGA。 l?????? 可重复编程的FPGA：这种FPGA可以反复编程，如基于RAM的FPGA和FLASH型FPGA都可反复编程。 .......... * （四）、FPGA的优点 和其它类型的ASIC相比，FPGA具有以下优点： l?????? 不需要初始投资 l?????? 不要提前制造 l?????? 无库存风险 l?????? 模拟工作费时较少 l?????? 适合样品试制和小批量生产 .......... * 二、 ?FPGA的内部结构 LM I/O Modules .......... * FPGA内部由四部分组成：即可编程逻辑模块，可编程布线资源，可编程I/O模块。 l?? 可编程逻辑模块：是用来实现逻辑门及存贮单元的，理想的可编程逻辑模块应为用户提供高性能、高效、易设计的单元。 l? 可编程布线资源：用来提供内部可编程逻辑模块之间及可编程逻辑模块与可编程I/O模块间的连接。 l 可编程I/O模块：为FPGA提供可编程引脚，使FPGA的引脚具有输入、输出、三态及双向功能。 l 编程单元： .......... * 三、???FPGA内部逻辑模块结构 1、多路开关型FPGA内部逻辑模块结构 1)????多路开关实现可编程逻辑的原理 在多路开关的输入端接上不同的电平或输入信号时，可实现不同的逻辑功能。下面二选一为例说明： a b s y Y = s a + sb s .......... * 当a=0时： y= s b 当a=0时，二选一可完成“与门”的功能。 当b=0时： y= s a 当b=0时，二选一也可完成“与门”的功能，但这时其中一个输入反相了。 当b=0、a=1时： y= s 当b=0、a=1时，二选一可完成“非门”的功能。 当b=1时： y= s a + s =a + s