第六章FPGA导论.pptVIP

第六章 FPGA简介 什么是FPGA FPGA：Field Programmable Gate Array 6.1 可编程逻辑器件简介 逻辑器件：用来实现某种特定逻辑功能的电子器件，最简单的逻辑器件是与、或、非门（74LS00，74LS04等），在此基础上可实现复杂的时序和组合逻辑功能。 可编程逻辑器件（PLD－－Programmable Logic Device）：器件的功能不是固定不变的，而是可根据用户的需要而进行改变，即由编程的方法来确定器件的逻辑功能。 6.3 PLD的分类与结构 6.5 FPGA/CPLD简介 生产FPGA/CPLD的三大厂商 6.5.1 FPGA的结构 Spartan-Ⅱ和Spartan-ⅡE切片（Slice）结构 在Spartan-Ⅱ和Spartan-ⅡE系列产品中，Block RAM是一个完全同步的双端口 RAM，端口的数据宽度可独立配置。通过级联多个Block RAM可以实现FPGA内部的大容量数据存储。 Block RAM 端口纵横比 CPLD内部结构（Altera的MAX7000S系列） 可编程的I/O单元 能兼容TTL和CMOS多种接口和电压标准 可配置为输入、输出、双向、集电极开路和三态等形式 能提供适当的驱动电流 降低功耗，防止过冲和减少电源噪声 支持多种接口电压（降低功耗） 1.2～0.5um,5V 0.35um,3.3V 0.25um,internal 2.5V,I/O3.3V 0.18um,internal 1.8V,I/O2.5V and 3.3V 可编程连线阵列（PIA） 在各个逻辑宏单元之间以及逻辑宏单元与I/O单元之间提供信号连接的网络 CPLD中一般采用固定长度的线段来进行连接，因此信号传输的延时是固定的，使得时间性能容易预测。 6.5 Xilinx FPGA产品介绍 Xilinx公司成立于1984年，首创了现场可编程逻辑阵列(FPGA)这一创新性的技术，并于1985年首次推出商业化产品。目前Xilinx满足了全世界对FPGA产品一半以上的需求. 传统的半导体公司仅有几百个客户，而Xilinx在全世界有7500多家客户以及50000多个设计开端，其中包括EMC、IBM、Nokia、Motorola、Siemens、Sony、Sun Microsystem、Cisco Systems等等. 总部设于加利福利亚圣何塞市，为NASDAQ上市公司。 作为全球领先的可编程逻辑完整解决方案供应商，其研发、制造并销售范围广泛的高级集成电路、软件设计工具(ISE12.3官方发布最高版本)以及作为预定义系统级功能的IP(Intellectual Property)核。客户使用Xilinx及其合作伙伴的自动化软件和IP核对器件进行编程，从而完成特定的逻辑操作。 财富杂志2003年“100家最适合工作的企业”排名中，Xilinx名列第四位，并被广泛认为是半导体行业中管理最佳、财务状况良好的高科技企业。 旧金山编年史也把Xilinx选为硅谷最适合工作的五十家企业之一。 1. 简述FPGA的原理、特点与应用。 2. CPLD与FPGA在结构和原理上哪些区别？ 每个CLB包含4个LUT，其中每个LUT的输出都可以通过CLB 内部的可编程布线资源连接到其他3个LUT的输入端，以减少 在连线上的延迟。 可编程输入输出模块（IOB) 可编程延迟（Programmable Delay） 可编程输出缓冲器（Programmable Output Buffer） 可编程输入缓冲器（Programmable Input Buffer ） 偏置和ESD网络（Bias ESD Network ） 内部基准（Internal Reference） 到下一个I/O的连接（ To Next I/O） 到另一个Bank VREF输入端的连接（To Other External VREF Inputs of Bank） I/O等输入输出直接连接到封装引脚端（Package Pin） IOB模块提供FPGA内部逻辑与外部封装管脚之间的接口。 IOB内部包含有： Spartan-Ⅱ和Spartan-ⅡE的IOB内部结构 内部基准 偏置和ESD网络 在IOB模块中，三个内部寄存器共享一个时钟信号（CLK）和置位／复位信号（SR），具有独立的使能信号OCE、TCE和ICE，可以实现D触发器和锁存器功能。 输入输出单元主要分为三个通道：输出通道、输入通道和三态控制通道。 通过编程可以使输入/输出管脚分别定义成输入信号、输出信号、寄存器 输入信号、寄存器输出信号、三态信号。 可编程内部连线（PIC） PIC是连接CLB、IOB的通道。布线资源主要由金属连线和可