FPGA結構及工作原理

2021-10-07 19:25:34 字數 852 閱讀 7959

現場可程式設計門陣列(field programmable gate array)是基於查詢表(look up table, lut)結構的,由於lut主要適合於sram工藝生產,所以大部分fpga都是基於sram工藝的。

fpga的基本結構是由可配置邏輯塊(clb, configurable logic block)、可程式設計輸入/輸出塊(iob, input/output block)、可程式設計互連(pi, programmable interconnect)組成的。整個晶元的邏輯功能是通過對晶元內部的sram程式設計實現的。

clb是fpga實現各種邏輯功能的基本單元,主要由快速進製邏輯、邏輯函式發生器(查詢表)、d觸發器、可程式設計資料選擇器及控制電路組成。

邏輯函式發生器:在本質上就是乙個2^n*1位的ram。其工作原理是將n個輸入變數作為sram的位址,把2^n個函式值儲存到sram單元中。對於任意的n位輸入變數構成的位址,ram都對應唯一確定的函式輸出,通常將這種結構成為查詢表結構。每輸入乙個訊號進行運算,就等於輸入乙個位址進行查表,找出位址對應的內容然後輸出即可。將乙個組合邏輯的真值表填入ram,則該ram便具有了按照這個組合邏輯函式進行計算的能力。總而言之,邏輯函式發生器負責構成組合邏輯電路。

觸發器:與邏輯函式發生器結合可以組成時序邏輯電路。

快速進製邏輯:配置在邏輯函式發生器之前的帶進製輸入和進製輸出的加法器。

iob是晶元外部引腳和內部邏輯之間的介面,每個引腳都由乙個iob控制,可以被任意配置成輸入、輸出、雙向模式。

可程式設計互連資源分布在clb和iob之間,由多種不同長度的金屬線通過可程式設計開關矩陣(psm)相互連線。

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