现场可编程门阵列FPGA结构和特点

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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:

现场可编程门阵列FPGA结构和特点

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。

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