原创 高度集成的可编程逻辑器件fpga芯片处理能力与作用

可编程逻辑器件（PLD）是一种半定制的通用器件，允许用户对PLD器件进行编程，以实现所需的逻辑功能。与ASIC相比，PLD具有灵活性高，设计周期短，成本低，风险低的优点。因此，它们已被广泛使用，并且各种相关技术也迅速发展。 PLD已成为数字系统设计的重要组成部分。硬件基础。

自20世纪70年代PLD发展以来，形成了多种类型的产品，其结构，工艺，集成，速度等方面不断完善和提高。随着数字系统的规模和复杂性的增长，许多简单的PLD产品逐渐退出市场。目前，最广泛使用的可编程逻辑器件有两种类型：现场可编程门阵列（FPGA）和复杂可编程复杂可编程逻辑器件（CPLD）。

FPGA和CPLD的内部结构略有不同。通常，FPGA芯片中的寄存器资源相对丰富，适用于具有更多同步时序电路的数字系统。 CPLD中的组合逻辑资源相对丰富，适用于具有更多组合电路的控制应用。在这两种类型的可编程逻辑器件中，CPLD提供较少的逻辑资源，而FPGA在通信，消费电子，医疗，工业和军事领域提供最高的逻辑密度，最丰富的功能和最高的性能。它在各种应用领域中发挥着重要作用。因此，本文重点介绍FPGA。

FPGA是一类源自美国Xillnx公司的高度集成的可编程逻辑器件。 1985年，该公司推出了世界上第一个FPGA芯片。在这二十年的发展过程中，FPGA的硬件架构和软件开发工具不断改进并变得更加成熟。从最初的1200个可用门，到20世纪90年代成千上万的可用门，到目前单片FPGA芯片的数百万到数千万门，世界顶级制造商如Xilinx和Altera都增加了FPGA器件的集成度。到一个新的水平。 FPGA结合了微电子技术，电路技术和EDA技术，使设计人员能够专注于所需逻辑功能的设计，缩短设计周期并提高设计质量。

目前，生产FPGA的公司主要包括Xilinx，Altera，Actel，Lattice，QuickLogic等，生产的FPGA种类繁多。虽然这些FPGA的具体结构和性能规格是独一无二的，但它们都有一个共同点：它们由逻辑功能块排列，这些逻辑功能块通过可编程互连资源连接，以实现不同的设计。 。

典型的FPGA通常包含三种基本类型的资源：可编程逻辑器件芯片，可编程输入/输出块和可编程互连资源。基本结构如图1所示。可编程逻辑功能块是实现用户功能的基本单元。多个逻辑功能块通常规则地排列成阵列结构并分布在整个芯片上;可编程输入/输出模块完成芯片内部逻辑与外部引脚之间的接口。被逻辑单元阵列包围;可编程内部互连资源包括各种长度的线段和可编程链路开关，其连接各个可编程逻辑块或输入/输出块以形成特定功能的电路。用户可以以编程方式确定每个单元的功能及其互连，以实现所需的逻辑功能。不同的制造商或不同类型的FPGA通常在可编程逻辑块的内部结构，规模和内部互连结构方面存在很大差异。