FPGA基本知识与发展趋势（part2）.doc

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1、FPGA基本知识与发展趋势（part2）　　由于基于LUT的FPGA具有很高的集成度，其器件密度从数万门到数千万门不等，可以完成极其复杂的时序与逻辑组合逻辑电路功能，所以适用于高速、高密度的高端数字逻辑电路设计领域。其组成部分主要有可编程输入/输出单元、基本可编程逻辑单元、内嵌SRAM、丰富的布线资源、底层嵌入功能单元、内嵌专用单元等，主要设计和生产厂家有赛灵思、Altera、LatTIce、Actel、Atmel和QuickLogic等公司，其中最大的是美国赛灵思公司，占有可编程市场50%以上

2、的市场份额，比其他所有竞争对手市场份额的总和还多。　　FPGA是由存放在片内RAM中的程序来设置其工作状态的，因此，工作时需要对片内的RAM进行编程。用户可以根据不同的配置模式，采用不同的编程方式。　　加电时，FPGA芯片将EPROM中数据读入片内编程RAM中，配置完成后，FPGA进入工作状态。掉电后，FPGA恢复成白片，内部逻辑关系消失，因此，FPGA能够反复使用。FPGA的编程无须专用的FPGA编程器，只须用通用的EPROM、PROM编程器即可。这样，同一片FPGA，不同的编程数据，可以产生

3、不同的电路功能。因此，FPGA的使用非常灵活。　　图2-2被广泛应用的XilinxSpartan－3系列FPGA如前所述，FPGA是由存放在片内的RAM来设置其工作状态的，因此工作时需要对片内RAM进行编程。用户可根据不同的配置模式，采用不同的编程方式。XilinxFPGA的常用配置模式有5类：主串模式、从串模式、SelectMAP模式、Desktop配置和直接SPI配置。　　目前，FPGA市场占有率最高的两大公司赛灵思公司和Altera生产的FPGA都是基于SRAM工艺的，需要在使用时外接一个

4、片外存储器以保存程序。上电时，FPGA将外部存储器中的数据读入片内RAM，完成配置后，进入工作状态；掉电后FPGA恢复为白片，内部逻辑消失。这样FPGA不仅能反复使用，还无需专门的FPGA编程器，只需通用的PROM、PROM编程器即可。Actel、QuickLogic等公司还提供反熔丝技术的FPGA，具有抗辐射、耐高低温、低功耗和速度快等优点，在军品和航空航天领域中应用较多，但这种FPGA不能重复擦写，开发初期比较麻烦，费用也比较昂贵。LatTIce是ISP技术的发明者，在小规模PLD应用上有一

5、定的特色。早期的赛灵思公司产品一般不涉及军品和宇航级市场，但目前已经有多款产品进入该类领域。　　图2-3FPGA芯片内部结构FPGA芯片结构目前主流的FPGA仍是基于查找表技术的，已经远远超出了先前版本的基本性能，并且整合了常用功能(如RAM、时钟管理和DSP)的硬核(ASIC型)模块。如图2-3所示(注：图2-3只是一个示意图，实际上每一个系列的FPGA都有其相应的内部结构)，FPGA芯片主要由6部分完成，分别为：可编程输入输出单元、基本可编程逻辑单元、完整的时钟管理、嵌入块式RAM、丰富的布

6、线资源、内嵌的底层功能单元和内嵌专用硬件模块。