fpga原理和结构 pdf
时间: 2023-12-25 16:02:04 浏览: 80
FPGA(Field-Programmable Gate Array)是一种集成电路芯片,其原理和结构是通过可编程的逻辑单元和可编程的连通结构来实现。FPGA的逻辑单元可被编程为各种不同的逻辑功能,如与门、或门、触发器等,而可编程的连通结构则允许这些逻辑单元之间建立连接,从而实现特定的功能。FPGA的工作原理是通过外部配置器件加载用户设计的逻辑功能,并将其存储在FPGA芯片内部的存储单元中,以实现对芯片功能的编程。
FPGA的结构通常由可编程逻辑单元(PL)、可编程交叉连接(CLB)和输入/输出模块(IOB)组成。可编程逻辑单元是FPGA内部的基本处理单元,它包括多种可编程的逻辑资源,如Look-Up Table(LUT)、寄存器等,用于实现各种不同的逻辑功能。可编程交叉连接用于连接不同的逻辑单元,它可以根据用户的设计来实现不同的逻辑功能。输入/输出模块则用于与外部设备进行通信,包括各种输入输出接口和电平转换器等。
总之,FPGA的原理和结构是基于可编程的逻辑单元和连通结构来实现的,通过加载用户设计的逻辑功能实现对芯片功能的编程,并且具有灵活性和可重构性等特点,因此在数字电路设计、嵌入式系统等领域有着广泛的应用。
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FPGA(Field-Programmable Gate Array)是一种可编程逻辑电路器件,具有灵活性高、可重构性强等特点。FPGA原理和结构关键在于可编程逻辑单元(PLC)和可配置内部互连网络(ICN)。
FPGA的原理是基于可编程逻辑单元(PLC)。PLC是由多个可编程的逻辑单元(CLB)组成,每个CLB包含了多个查找表(LUT)以及可编程的触发器和多路选择器等元件。LUT可以用来储存和计算逻辑函数,而可编程的触发器用于存储逻辑的状态信息,实现时序电路的功能。
FPGA的结构包括可编程逻辑单元(PLC)和可配置内部互连网络(ICN)。PLC是作为FPGA的核心部件,其中包含了大量的可编程逻辑资源,用于实现各种逻辑功能。ICN是FPGA内部的互连网络,将PLC中的各个逻辑单元连接起来,形成整个FPGA的内部互连结构。ICN通过交叉开关和可编程连接点来实现逻辑资源之间的互联。
FPGA的工作原理是在设计完成后,通过将逻辑功能转换成可编程的配置信息,将配置信息加载到FPGA中,从而实现不同的电路功能。通过更改配置信息,FPGA可以灵活地实现不同的模块、逻辑功能和时序要求等。而且,FPGA还可以进行在线编程,即在系统运行过程中可以修改其内部的逻辑电路,从而实现更多的功能扩展。
总的来说,FPGA原理和结构天野英晴的PDF文档详细介绍了FPGA的工作原理和内部结构,包括可编程逻辑单元(PLC)和可配置内部互连网络(ICN)。了解这些原理和结构可以帮助我们更好地理解FPGA的工作机制,应用于逻辑电路的设计和实现中。
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FPGA即现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array),是一种可重构的集成电路。相比于定制集成电路(ASIC),FPGA具有较高的灵活性和可编程性。
FPGA的原理和结构主要包括可编程逻辑单元(PLU)、配置存储器(Configuration Memory)和全局互联网络(Global Interconnect Network)。
PLU是FPGA的核心部分,由大量的逻辑元件组成。逻辑元件包括查找表(Lookup Table,LUT)、寄存器和触发器等。查找表是FPGA实现逻辑功能的基本模块,可以根据输入信号的真值表自动设置输出。
配置存储器用于存储逻辑电路的配置信息,包括LUT的真值表、互连资源的分配等。配置存储器通常由一系列的存储单元组成,每个存储单元用于存储一个逻辑元件的配置信息。
全局互连网络是连接PLU中的逻辑元件的通道。它由一组水平和垂直的片上互联线路组成。互连线路用于连接不同的逻辑元件,以实现逻辑元件之间的数据传输和通信。
FPGA的工作过程如下:首先,设计人员使用HDL(硬件描述语言)编写逻辑电路的行为描述,然后将HDL代码综合成逻辑网表。接着,将逻辑网表映射到FPGA的逻辑元件,然后将配置信息存储到配置存储器中。最后,将输入数据传送到FPGA,FPGA根据配置信息和输入数据生成输出数据。
FPGA具有广泛的应用领域,如数字信号处理、通信、嵌入式系统、图像处理等。相比于ASIC,FPGA开发周期短、成本低,且可以重新编程,因此在很多应用中具有较大的优势。