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FPGA(Field-Programmable Gate Array),即現場可編程門陣列,它是在PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎上進一步發展的產物。它是作為專用集成電路(ASIC)領域中的一種半定制電路而出現的,既解決了定制電路的不足,又克服了原有可編程器件門電路數有限的缺點。

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fpga簡介

  FPGA(Field-Programmable Gate Array),即現場可編程門陣列,它是在PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎上進一步發展的產物。它是作為專用集成電路(ASIC)領域中的一種半定制電路而出現的,既解決了定制電路的不足,又克服了原有可編程器件門電路數有限的缺點。

 

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fpga特性

FPGA是作為專用集成電路(ASIC)領域中的一種半定制電路而出現的,既解決了定制電路的不足,又克服了原有可編程器件門電路數有限的缺點。
 

  開發

  FPGA的開發相對于傳統PC、單片機的開發有很大不同。FPGA以并行運算為主,以硬件描述語言來實現;相比于PC或單片機(無論是馮諾依曼結構還是哈佛結構)的順序操作有很大區別,也造成了FPGA開發入門較難。目前國內有專業的FPGA外協開發廠家,如[北京中科鼎橋ZKDQ-TECH]等。FPGA開發需要從頂層設計、模塊分層、邏輯實現、軟硬件調試等多方面著手。

  工作原理

  FPGA采用了邏輯單元陣列LCA(Logic Cell Array)這樣一個概念,內部包括可配置邏輯模塊CLB(Configurable Logic Block)、輸入輸出模塊IOB(Input Output Block)和內部連線(Interconnect)三個部分。 現場可編程門陣列(FPGA)是可編程器件,與傳統邏輯電路和門陣列(如PAL,GAL及CPLD器件)相比,FPGA具有不同的結構。FPGA利用小型查找表(16×1RAM)來實現組合邏輯,每個查找表連接到一個D觸發器的輸入端,觸發器再來驅動其他邏輯電路或驅動I/O,由此構成了既可實現組合邏輯功能又可實現時序邏輯功能的基本邏輯單元模塊,這些模塊間利用金屬連線互相連接或連接到I/O模塊。FPGA的邏輯是通過向內部靜態存儲單元加載編程數據來實現的,存儲在存儲器單元中的值決定了邏輯單元的邏輯功能以及各模塊之間或模塊與I/O間的聯接方式,并最終決定了FPGA所能實現的功能,FPGA允許無限次的編程。

  電源類型

  FPGA電源要求輸出電壓范圍從1.2V到5V,輸出電流范圍從數十毫安到數安培。可用三種電源:低壓差(LDO)線性穩壓器、開關式DC-DC穩壓器和開關式電源模塊。最終選擇何種電源取決于系統、系統預算和上市時間要求。

  如果電路板空間是首要考慮因素,低輸出噪聲十分重要,或者系統要求對輸入電壓變化和負載瞬變做出快速響應,則應使用LDO穩壓器。LDO功效比較低(因為是線性穩壓器),只能提供中低輸出電流。輸入電容通常可以降低LDO輸入端的電感和噪聲。LDO輸出端也需要電容,用來處理系統瞬變,并保持系統穩定性。也可以使用雙輸出LDO,同時為VCCINT和VCCO供電。

  如果在設計中效率至關重要,并且系統要求高輸出電流,則開關式穩壓器占優勢。開關電源的功效比高于LDO,但其開關電路會增加輸出噪聲。與LDO不同,開關式穩壓器需利用電感來實現DC-DC轉換。

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fpga應用

  電路設計

  連接邏輯,控制邏輯是FPGA早期發揮作用比較大的領域也是FPGA應用的基石.事實上在電路設計中應用FPGA的難度還是比較大的這要求開發者要具備相應的硬件知識(電路知識)和軟件應用能力(開發工具)這方面的人才總是緊缺的,往往都從事新技術,新產品的開發成功的產品將變成市場主流基礎產品供產品設計者應用在不遠的將來,通用和專用IP的設計將成為一個熱門行業!搞電路設計的前提是必須要具備一定的硬件知識.在這個層面,干重于學,當然,快速入門是很重要的,越好的位子越不等人電路開發是黃金飯碗.

  產品設計

  把相對成熟的技術應用到某些特定領域如通訊,視頻,信息處理等等開發出滿足行業需要并能被行業客戶接受的產品這方面主要是FPGA技術和專業技術的結合問題,另外還有就是與專業客戶的界面問題產品設計還包括專業工具類產品及民用產品,前者重點在性能,后者對價格敏感產品設計以實現產品功能為主要目的,FPGA技術是一個實現手段在這個領域,FPGA因為具備接口,控制,功能IP,內嵌CPU等特點有條件實現一個構造簡單,固化程度高,功能全面的系統產品設計將是FPGA技術應用最廣大的市場,具有極大的爆發性的需求空間產品設計對技術人員的要求比較高,路途也比較漫長不過現在整個行業正處在組建“首發團隊”的狀態,只要加入,前途光明產品設計是一種職業發展方向定位,不是簡單的愛好就能做到的!產品設計領域會造就大量的企業和企業家,是一個發展熱點和機遇。

  系統級

  系統級的應用是FPGA與傳統的計算機技術結合,實現一種FPGA版的計算機系統如用Xilinx V-4,V-5系列的FPGA,實現內嵌POWER PC CPU,然后再配合各種外圍功能,實現一個基本環境,在這個平臺上跑LINUX等系統,這個系統也就支持各種標準外設和功能接口(如圖象接口)了這對于快速構成FPGA大型系統來講是很有幫助的。這種“山寨”味很濃的系統早期優勢不一定很明顯,類似ARM系統的境況但若能慢慢發揮出FPGA的優勢,逐漸實現一些特色系統也是一種發展方向。若在系統級應用中,開發人員不具備系統的擴充開發能力,只是搞搞編程是沒什么意義的,當然設備驅動程序的開發是另一種情況,搞系統級應用看似起點高,但不具備深層開發能力,很可能會變成愛好者,就如很多人會做網頁但不能稱做會編程。類似以上是幾點個人觀點,希望能幫助想學FPGA但很茫然無措的人理一理思路。這是一個不錯的行業,有很好的個人成功機會。但也肯定是一個競爭很激烈的行業,關鍵看的就是速度和深度當然還有市場適應能力。

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