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FPGA调研总结课件.pptx
FPGA基本知识总结基于Actel FPGA比较各公司FPGAActel公司的FPGA反熔丝技术1、反熔丝概念: Actel公司用的是他们称作PLICE的反熔丝技术,PLICE技 术是在反熔丝点上部有一个多晶硅层,下层为一个N+扩 散层,两层之间是ONO(Oxide-Nitride-Oxide)的绝缘层。 在未编程状态下,反熔丝连接点阻抗超过100MΩ,呈断 开状态;在编程以后,阻抗典型值为500Ω。2、特点: 体积小,集成度高,速度高,易加密, 抗干扰,耐高 温,主要用于宇航级和军用,但只可一次编程,开发初 期不灵活。反熔丝型FPGA 1、不是基于查找表LUT, 而是基于多路开关 (多路数据选择器).2、逻辑单元块较小, 没有LUT大,但由于 利用率较高,仍能 表达相当程度的函数。反熔丝型产品1、Actel 的反熔丝型主要有: Axcelerator、SX-A、eX、MX 2、Axcelerator: Axcelerator系列器件采用0.15 μm、7层金属 反熔丝工艺,基于Actel的AX架构,提供高达 500 MHz的内部工作频率和100%的资源利用率。 Axcelerator拥有嵌入式SRAM/FIFO块和PLL, 支持JTAG(IEEE1149.1标准)边界扫描,兼容 LVDS 700 Mbps速率的I/O接口。反熔丝FPGA选型表Flash工艺Flash :快闪工艺,就是快速的EEPROM,也是一种浮栅MOS工艺,由于其MOS管的浮栅和绝缘层比较薄,电荷积累释放较快,所以速度较快,编程电压12V,内置电荷泵。Flash和SRAM编程开关Actel FPGA内部构架最小逻辑单元 versatile:是一个多功能的小模块。与SRAM的FPGA比较SRAM型FPGA: 最小单元为一个LC 或者LE,由于硬件 连接,LUT和D触发 器不能分开使用, 所以Actel的FPGA内 部资源利用率更高一些,SRAM的FPGA利用上限为75%,而Actel的FPGA利用率可达95%。可编程连线资源四种布线资源1、超高速的局部连线:连接临近的tile。2、有效长线资源可以跨越一个、两个、 四个的Tile。 3、高速超长线资源:垂直方向跨越±12个tile、水平方 向 ± 16个tile。 4、全局网络:用于低抖动和高扇出网络,分为: 片上全局:可以到达每个tile 象限全局:连接该象限的tile 一般在proasic3以上的FPGA里有6条片上全局和12条象限全局网络。 局部连线 有效长线超长线全局时钟网络时钟资源 1、6个ccc,实现时钟调整: 简单ccc:只能实现延时和移相; 带PLL的ccc:可以实现分频和倍频; 2、带PLL的ccc配置(MODE信号选择): 静态:通过软件生成配置数据,进行配置; 动态:生成ccc模块时留有配置接口,可通过内部的 寄存器进行动态修改; 3、ccc的输入有三种: 固定I/O—任意I/O—内部逻辑输入。PLL的结构存储器资源1、存储器资源: SRAM—FIFO—flashROM2、 每个SRAM都有一个FIFO 控制器: 可以构成一个FIFO,当只用SRAM时,可以屏蔽FIFO控 制器;3、proasic3系列SRAM最大为504Kbit,每块大小固定为 4608bit,最大的工作频率为350MHz:4、SRAM有双端口和单端口两种模式。 FIFOFIFO是先进先出的队列,通过SRAM和 FIFO控制器构成,有三种构成方式: 1、嵌入式:硬件FIFO 2、带存储器FIFO: 软FIFO控制器+内部RAM 3、不带存储单元的FIFO: 软FIFO控制器+外部RAMflashROM 1、大小只有1kbit ,主要用来存储版本号、 密钥等信息; 2、flashROM的编程可以和内核分开进行,即 可以通过JTAG单独编程; 注意: flashROM只能通过JTAG进写操作,可 以通过JTAG、UJTAG和内核读操作。 3、用flashlock加密后,就只能通过内核和 UJTAG进行读操作了。 4、flashROM的读写时按页进行、每页16字节。 可编程的I/O1、I/O模块配有缓冲器和寄存器,可实现电 平匹配、提高驱动能力,延时等功能。2、可实现单端I/O和差分I/O, 差分I/O有 LVDS和LVPECL两种协议,他们的电平和外 部终端电路不一样。3、I/O电平驱动防过冲解决该方案:分压电 阻和齐纳 二极管。加密设置高度的必威体育官网网址性是Actel FPGA的一大亮点,其中通过三个层级来实现高必威体育官网网址性:ProASIC3/EProASIC3/E1、资源: 密度可达到3~100万系统门,拥有18~108K比特 真正的双端口SRAM,内核电压为1.5 V,支持3.3V;2、I/O数量
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