什么是FPGA芯片?其原理与组成部分有哪些?

最佳答案 匿名用户编辑于2023/02/23 11:04

我来简单介绍一下FPGA芯片定义及其原理与组成部分。

逻辑器件(数字芯片)可以大致分为标准器件和定制芯片两类,一般越偏向定制,逻辑器件的性能(速度)、集成度(门数)和设计 自由度等方面越有优势,但设计、制造相关的开发费用越高,从下单到出货的周转时间也越长。其中,标准器件中有一类逻辑器件被 称为可编程逻辑器件(Programmable Logic Device,PLD),FPGA是PLD的一种,其比以往(狭义)的PLD设计自由度更高,并有近似 于门阵列的构造,故被命名为FPGA( Field-Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)。

FPGA由可编程的逻辑单元(Logic Cell,LC)、和外部进行信 号交互的输入输出单元(Input Output Block,IO)、连接前两 种元素的开关连线阵列(Switch Box,SB)三个部分构成。

 FPGA的逻辑单元通过数据查找表(look-up table,LUT)中存 放的二进制数据来实现不同的电路功能。LUT本质上是一种静 态随机存取存储器(SRAM),其大小由输入端的信号数量决 定,常用的查找表电路是四输入查找表(LUT4)、五输入查找 表(LUT5)和六输入查找表(LUT6)。查找表输入端越多, 可实现逻辑电路越复杂,因此逻辑容量越大。

 由布尔代数理论可知,对于一个n输入的逻辑运算,不论是何种 门运算,最多只有2 n种结果,因此若事先将相应结果存放于存 储单元,则相当于实现了逻辑电路功能。一般k输入的查找表由 2 k个SRAM单元和一个2 k输入的数据选择器组成。查找表的输 入就是内存表的地址信号,输出就是该地址所选字的1位数据。 k输入的查找表可以实现2 2 k种逻辑函数。FPGA通过烧写文件配 置查找表的内容,从而在相同的电路下实现不同的逻辑功能。