ActelFPGA结构简介..doc

Actel FPGA结构简介 这篇关于Actel不同种类设备系列的综述涵盖了在充足细节上的主要结构特征，以确保读者相当熟悉Actel的设备，从而能从本节其余部分获取尽量多的应用笔记。关于每个产品功能的细节同样可以用在个别设备的产品说明上。 FPGA结构要求 数字化系统设计正在变得越来越难。系统要求不断增加的复杂性和性能，但是上市时间的紧迫性依旧限制发展周期。系统花费也是一个重要的限制，因此必须要找到一个满足严格财政指标的解决办法。这些相互矛盾的需求要求（我们）找到一个最优化的数字逻辑设计解决办法，以同时满足容量、性能、和上市时间的要求。一个最优化的结构必须能平衡全部相互矛盾的要求。Actel的结构通过提供容量、性能、耗费和使用舒适度之间的合适平衡来满足了这些全部要求，这期间使用了一个在最优逻辑单元、丰富又相互联系的资源、有效的硅使用量和强力的软件设计工具这四者之间的革新组合。 Actel设备结构 一个Actel FPGA的基础结构与一个传统的门阵列的是非常相似的。这个设备的核心是由被用于执行被需求的逻辑门和存储元素的简单逻辑单元组成。这些逻辑单元与大量分割的路由磁道相互联系。与门阵列不同，片段长度是被预先定义和能与低阻抗交换元素联系来建立相互联系信号所要求的准确路由长度。周围的逻辑核心是；连着设备的I/O衰减器。这个接口是由负责传输和相互连接从设备核心发到FPGA输出衰减器间的信号的I/O模块组成。一个一般的Actel FPGA 的一个模型图表如图1所示。 Actel FPGA结构的主要元素是I/O单元，相互联系的资源，定时资源和逻辑单元。每个Actei FPGA系列都有一个稍稍不同的资源组合，但都是在不同耗费、性能、密集要求之间的优化。列表1显示每种Actel FPGA系列的能力。每种能力都在列表1下面的章节里面被精确解释。 逻辑模块描述 最优的逻辑模块应该为用户提供性能，效率，和要求执行申请的设计舒适度的正确组合。如果逻辑模块提供了性能而没有提供效率，那设计的花费和容量要求也许就不能达到。同样地，如果在性能消耗和使用舒服度的基础上花费和容量要求达到了，那么设备可能就不能使用。最优逻辑模块必须能严格平衡这些交易，以确保能达到设计者的一些冲突的目标。 简单逻辑模块 最初的Actel逻辑模块就是用于ACT1系列上的简单逻辑模块，如图2所示。它是以多路复用器伟基础的逻辑模块。通过联系从路由磁道到数据输入的信号来执行逻辑功能，并且逻辑功能也能选择多路复用器的线路。如果需要的话，输入也能放在逻辑1或0上，即使这些信号总是在路由轨道上可用。 很多很多有用的逻辑功能都能通过这个模块来执行。大家都知道，多路复用技术是非常有效率的，但是随机的和有次序的逻辑功能也都是有效的。这些可选项为设计者提供了极好的组合来组合要满足运用各种各样逻辑功能的逻辑容量。图3显示的是用Actel简单逻辑模块来执行逻辑功能的例子。注意了，门闩线路能在一个简单的逻辑模块的每点被执行，以及寄存器每点需要两个逻辑模块。ACT1逻辑单元在一个有组合有次序的逻辑的范围内事极其灵活的。 图1：基本Actel FPGA结构 I/O Modules: I/O模块 Logic Modules：逻辑模块 High—Drive Clock Buffer：高—驱动器时钟缓冲器 Channel—Oriented Segmented Routing Tracks：渠道—东方的的段发送跟踪 列表1：Actel FPGA系列的主要结构特色总括 图2：简单逻辑模块 图3：ACT1简单逻辑模块执行逻辑功能举例 组合逻辑模块 第二代ACT2系列就是在简单逻辑模块上做一些改进。用两个不同的逻辑模块替换简单逻辑模块，一个是用来执行组合逻辑（被称为组合逻辑模块），另一个是用来执行存储元素（被称为序列逻辑模块）。在图4的简图里显示的组合逻辑模块与简单逻辑模块相似，但是一个额外的逻辑门被放在了第一级多路复用器上。这个增添的逻辑门改进了一些组合功能的执行力。（一些五个输入口的逻辑门现在也能完成这个功能。）还有，在简单逻辑模块上的第一级多路复用器线路与组合逻辑模块相连。在简单逻辑模块中，分离的多路复用器选择线路是被用来有有效地执行门闩线路和寄存器。组合逻辑模块里是没有这个要求的，因为增加了序列逻辑模块。图5举了一个组合逻辑单元执行逻辑功能的例子 图4：组合逻辑模块 图5：组合逻辑模块执行逻辑功能举例 序列逻辑模块 在图6的简图上显示的序列逻辑模块在逻辑单元的输出上有一个专门存储部分的组合逻辑模块。这个存储部分既是一个寄存器也是一个门闩。（它也能被绕过，因此逻辑模块也能被用作组合逻辑模块。）时钟输入也能被选择为活跃的高电位或者为活跃的低电位。其中一个逻辑门在组