FPGA配置详解：发展历程与分类

FPGA技术，全称为Field-Programmable Gate Array，是一种高度可编程的半导体集成电路，主要用于实现定制化的数字逻辑功能。在黄成的课程中，该技术占据了48小时的学习时间，理论讲解占8小时，实操实验占40小时，课程学分为3.0，采用作品验收的方式进行考核，作品、实验报告在成绩评定中的比例分别为30%和40%，其余30%则依赖于平时表现。 课程首先回顾了可编程逻辑器件的发展历程，从70年代的PROM（可编程读写存储器）和PLA（ PLA器件），到80年代的改进型PLA和GAL（通用阵列逻辑），再到90年代的FPGA（现场可编程门阵列）和EPLD（易编程逻辑器件）以及CPLD（复杂可编程逻辑器件）。这些器件按照编程技术可分为一次性编程（OTP）和多次编程两种类型，其中OTP如PROM只能编程一次，而多次编程器件如FPGA则提供了更高的灵活性。 FPGA的逻辑单元结构多样，包括查找表型、多路选择器型和乘积项型。查找表型逻辑适用于数据通道、增强型寄存器和数学运算等，而多路选择器型和乘积项型则适合实现复杂组合逻辑和状态机设计。按集成度分类，PLD主要分为CPLD和FPGA两大类，CPLD具有较高的集成度但固定配置，而FPGA则允许动态配置和重复编程。 PROM的工作原理基于与或阵列，用户可以编程或阵列以实现不同的逻辑功能。图示的PROM电路结构展示了其基本原理，即固定与阵列用于实现多个输入的全译码，而可编程的或阵列允许用户根据需求选择性地组合这些输出，以生成特定的逻辑函数。 FPGA的配置方案涵盖了从历史发展、技术分类到具体实现原理的深入讲解，学习者不仅能够理解FPGA的硬件基础，还能掌握如何灵活运用它们来构建和优化数字系统。通过这个课程，学生将掌握关键技能，能够在实际项目中高效利用FPGA进行定制化逻辑设计。