现场可编程门阵列FPGA结构和特点

本文介绍的fpga(field programmable gate array)不像pld那样受结构的限制,它可以靠门与门的连接来实现任何复杂的逻辑电路,更适合实现多级逻辑功能。 陆续推出了新型的现场可编程门阵列fpga。功能更加丰富,具有基本逻辑门电路、传输外部信号的输入/输出电路和可编程内连资源之外,还具有很高的密度等等。
一、现场可编程门阵列fpga结构
fpga的编程单元是基于静态存储器(sram)结构,从理论上讲,具有无限次重复编程的能力 下面介绍xilinx公司的xc4000e系列芯片,了解fpga内部各个模块的功能,见下图:
二、现场可编程门阵列fpga的特点
(一)sram结构:可以无限次编程,但它属于易失性元件,掉电后芯片内信息丢失;通电之后,要为fpga重新配置逻辑,fpga配置方式有七种,请读者参考有关文献。
(二)内部连线结构:hdpld的信号汇总于编程内连矩阵,然后分配到各个宏单元,因此信号通路固定,系统速度可以预测。而fpga的内连线是分布在clb周围,而且编程的种类和编程点很多,使得布线相当灵活,因此在系统速度方面低于hdpld的速度。
(三)芯片逻辑利用率:由于fpga的clb规模小,可分为两个独立的电路,又有丰富的连线,所以系统综合时可进行充分的优化,以达到逻辑最高的利用。
(四)芯片功耗:高密度可编程逻辑器件hdpld的功耗一般在0.5w~2.5w之间,而fpga芯片功耗0.25mw~5mw,静态时几乎没有功耗,所以称fpga为零功耗器件。