FPGA在SP6200中的应用.ppt
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FPGA培训课件资料
FPGA的发展趋势
总结词
随着人工智能和云计算的快速发展， FPGA的应用前景广阔，未来将朝着更高 性能、更低功耗和更智能化方向发展。
VS
详细描述
随着人工智能和云计算的快速发展，对高 性能计算和数据处理的需求不断增加， FPGA作为一种高效的硬件加速器受到了 广泛关注。未来，FPGA将朝着更高性能 、更低功耗和更智能化方向发展，以满足 不断增长的计算需求。同时，随着5G、 物联网等技术的普及，FPGA在边缘计算 和嵌入式系统中的应用也将得到进一步拓 展。
人工智能算法加速
FPGA能够针对特定算法进行硬件优化，提供高效 的计算能力，加速人工智能应用的运行。
定制化解决方案
FPGA允许针对特定需求进行硬件定制，为人工智 能应用提供更灵活、高效的解决方案。
实时处理能力
FPGA具备并行处理和低延迟特性，适用于需要实 时响应的人工智能应用场景。
云计算与FPGA
调试工具
用于在FPGA芯片上实时调试数字电 路和系统，如Xilinx的ChipScope、 Altera的SignalTap等。
03 FPGA设计实践
数字逻辑设计
01
02
03
数字逻辑基础
介绍数字逻辑的基本概念、 门电路、触发器等基础知 识。
组合逻辑设计
讲解如何使用逻辑门电路 进行组合逻辑设计，包括 加法器、比较器、多路选 择器等。
FPGA培训课件资料
目 录
• FPGA概述 • FPGA基础知识 • FPGA设计实践 • FPGA应用案例 • FPGA开发挑战与解决方案 • FPGA未来展望
01 FPGA概述
FPGA的定义与特点
总结词
FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，具有高 度的灵活性和可定制性。
FPGA的基本原理详细+入门 ppt课件
SRAM开关单元的面积：50~225μm2。电阻： 800~1900Ω。电容：8~17Ff。
2021/3/26
FPGA的基本原理详细+入门 ppt课
17
件
七、 FPGA的工作速度与速度等级
1、FPGA速度指标：
• 内部触发器的反转频率：是FPGA内部工作的最高速度，但由于设计电 路时触发器之间有组合电路，而且布线也存在迟延，所以FPGA的实际工 作速度要比触发器的反转频率低很多。
2、 按可编程逻辑模块结构分：
l 多路开关型FPGA：可编程逻辑模块实现组合逻辑是用多路开关 实现的。
l RAM查找表型FPGA：可编程逻辑模块实现组合逻辑是用RAM 查找表实现的。
3、 按可编程单元分：
l 基于RAM的FPGA
这种类型的FPGA一般采用RAM查找表实现逻辑功能，而采用
RAM单元控制的电子开关作为编程单元，由于FPGA的功能取决
2021/3/26
FPGA的基本原理详细+入门 ppt课
11
件
• ACT1模块是如何实现三输入与门的？
GND Y
Y A B C
2021/3/26
FPGA的基本原理详细+入门 ppt课
12
件
2、查表型FPGA结构
两输入与门：
4 X 1 RAM 表：
2021/3/26
FPGA的基本原理详细+入门 ppt课
13
件
四、 FPGA内部I/O模块结构
FPGA的I/O引脚都可设置为：输入、输出、 双向、三态四种状态
2021/3/26
FPGA的基本原理详细+入门 ppt课
14
件
五、 FPGA内部布线资源
2021/3/26
FPGA的基本原理详细+入门 ppt课
17
件
七、 FPGA的工作速度与速度等级
1、FPGA速度指标：
• 内部触发器的反转频率：是FPGA内部工作的最高速度，但由于设计电 路时触发器之间有组合电路，而且布线也存在迟延，所以FPGA的实际工 作速度要比触发器的反转频率低很多。
2、 按可编程逻辑模块结构分：
l 多路开关型FPGA：可编程逻辑模块实现组合逻辑是用多路开关 实现的。
l RAM查找表型FPGA：可编程逻辑模块实现组合逻辑是用RAM 查找表实现的。
3、 按可编程单元分：
l 基于RAM的FPGA
这种类型的FPGA一般采用RAM查找表实现逻辑功能，而采用
RAM单元控制的电子开关作为编程单元，由于FPGA的功能取决
2021/3/26
FPGA的基本原理详细+入门 ppt课
11
件
• ACT1模块是如何实现三输入与门的？
GND Y
Y A B C
2021/3/26
FPGA的基本原理详细+入门 ppt课
12
件
2、查表型FPGA结构
两输入与门：
4 X 1 RAM 表：
2021/3/26
FPGA的基本原理详细+入门 ppt课
13
件
四、 FPGA内部I/O模块结构
FPGA的I/O引脚都可设置为：输入、输出、 双向、三态四种状态
2021/3/26
FPGA的基本原理详细+入门 ppt课
14
件
五、 FPGA内部布线资源
FPGA培训课件
全国大学生电子设计竞赛----FPGA培训
18
PORTS声明：
2023年12月30日星期六
全国大学生电子设计竞赛----FPGA培训
19
DATA类型声明：
2023年12月30日星期六
全国大学生电子设计竞赛----FPGA培训
20
assign语句：
2023年12月30日星期六
全国大学生电子设计竞赛----FPGA培训
behavioral modeling, for the purpose of synthesis.
– Hardware is implied or inferred
– Synthesizable
Synthesis - Translating HDL to a circuit and then
optimizing the represented circuit
21
assign语句：
2023年12月30日星期六
全国大学生电子设计竞赛----FPGA培训
22
Always 语句：
If there are more than one behavioral
statement inside an always block, the
statements can be grouped using the
行，即在下一语句执行前该赋值语句完成执行。如下所示：
a l w a y s@ (A o r B o r C i n)
b e g i n
T 1 = A & B;
T 2 = B & C i n;
T 3 = A & C i n;
C o u t = T 1 | T 2 | T 3;
ALTERA FPGA在计算机组成原理教学实验中的应用 ppt课件
从创造能力培养的角度看，软件设计人员只须拥有逻辑上的单向一维思维能力就能 保证软件设计的成功。
即过量单纯的软件设计，不断强化了设计者纯逻辑性思维和收敛性思维。显然，这 与培养植根于多维多向的发散性思维方式和非逻辑思维方式的创造能力是相违背的。
此外，多数纯软件设计训练只能归类为技能性和知识性训练。
计算机专业课程设置应该考虑知识传授和创造力培养相结合
计算机专业基本课程体系简图
单片机原理及应用
微机原理 微机接口技术
数字逻辑电路 计算机基础
计算机组成原理 计算机体系结构
计算机网络
操作系统
计算机系统结构
C/C++语言程序设计
数据结构 数据库原理及应用
软件工程 编译原理
问题的提出
问题一：缺失实用CPU硬件设计这一重要内容
问题二：自主创新能力培养与训练方面的课程内容偏少
不少计算机专业学生存在“重软轻硬”，“欺软怕硬”，甚至“只软不硬”的现象 ，学生们只将注意力和兴趣集中在各种编程环境、开发工具、数据库、计算机网络的 集成技术上面，对于硬件技术的学习和应用研究不感兴趣或望而生畏。
甚至有的学者还认为，计算机专业的学生可以“只要用键盘、鼠标就能演奏出各种 美妙的音乐”。
1,知识与技能; 2,创造力和自主创新能力的培养 这是个授人于“鱼”还是“渔”的问题
国外的教学情况
MIT麻省理工学院的一门相关课程是《计算机系统设计》。 学生在实验课中，须自主完成（即自行设计）ALU、单指令周 期CPU（single cycle CPU）、多指令周期CPU（Multi-cycle CPU），乃至实现流水线32位MIPS CPU和Cache的设计。
一切创造和创新都是发散性思维与收敛性思维、非逻辑思维与逻辑思 维、分析思维与直觉思维及灵感思维等共同作用的结果。
即过量单纯的软件设计，不断强化了设计者纯逻辑性思维和收敛性思维。显然，这 与培养植根于多维多向的发散性思维方式和非逻辑思维方式的创造能力是相违背的。
此外，多数纯软件设计训练只能归类为技能性和知识性训练。
计算机专业课程设置应该考虑知识传授和创造力培养相结合
计算机专业基本课程体系简图
单片机原理及应用
微机原理 微机接口技术
数字逻辑电路 计算机基础
计算机组成原理 计算机体系结构
计算机网络
操作系统
计算机系统结构
C/C++语言程序设计
数据结构 数据库原理及应用
软件工程 编译原理
问题的提出
问题一：缺失实用CPU硬件设计这一重要内容
问题二：自主创新能力培养与训练方面的课程内容偏少
不少计算机专业学生存在“重软轻硬”，“欺软怕硬”，甚至“只软不硬”的现象 ，学生们只将注意力和兴趣集中在各种编程环境、开发工具、数据库、计算机网络的 集成技术上面，对于硬件技术的学习和应用研究不感兴趣或望而生畏。
甚至有的学者还认为，计算机专业的学生可以“只要用键盘、鼠标就能演奏出各种 美妙的音乐”。
1,知识与技能; 2,创造力和自主创新能力的培养 这是个授人于“鱼”还是“渔”的问题
国外的教学情况
MIT麻省理工学院的一门相关课程是《计算机系统设计》。 学生在实验课中，须自主完成（即自行设计）ALU、单指令周 期CPU（single cycle CPU）、多指令周期CPU（Multi-cycle CPU），乃至实现流水线32位MIPS CPU和Cache的设计。
一切创造和创新都是发散性思维与收敛性思维、非逻辑思维与逻辑思 维、分析思维与直觉思维及灵感思维等共同作用的结果。
fpga在通信中的应用(3篇)
第1篇随着信息技术的飞速发展，通信技术已经成为现代社会不可或缺的一部分。
作为通信系统中的一种关键技术，FPGA（现场可编程门阵列）因其高度的灵活性和可定制性，在通信领域得到了广泛的应用。
本文将从FPGA的特点、在通信中的应用场景以及未来发展等方面进行探讨。
一、FPGA的特点1. 高度可定制性：FPGA可以根据用户需求进行编程，实现各种复杂的逻辑功能，满足通信系统对功能的需求。
2. 高性能：FPGA采用高速、低功耗的设计，能够满足通信系统中高速数据处理的实时性要求。
3. 高可靠性：FPGA具有较低的故障率，能够保证通信系统的稳定运行。
4. 高集成度：FPGA将大量的逻辑单元集成在一个芯片上，降低了系统的体积和功耗。
5. 易于升级：FPGA可以通过编程实现功能升级，无需更换硬件设备。
二、FPGA在通信中的应用场景1. 柯尔克霍夫变换（Kerdock Transformation）柯尔克霍夫变换是一种重要的通信技术，能够有效提高通信系统的抗干扰能力和传输速率。
FPGA可以实现高速、低功耗的柯尔克霍夫变换算法，提高通信系统的性能。
2. 滤波器设计在通信系统中，滤波器用于消除噪声和干扰，提高信号质量。
FPGA可以灵活地实现各种滤波器算法，如低通、高通、带通和带阻滤波器等，满足不同场景下的滤波需求。
3. 数字信号处理（DSP）DSP技术在通信系统中扮演着重要角色，如调制、解调、编码、解码等。
FPGA具有强大的并行处理能力，可以实现对大量数据的高速处理，提高通信系统的性能。
4. 调制解调器（Modem）调制解调器是实现数字信号与模拟信号之间转换的关键设备。
FPGA可以灵活地实现各种调制解调算法，如QAM、QPSK、OFDM等，提高通信系统的传输速率和抗干扰能力。
5. 物理层协议处理物理层协议处理是通信系统中不可或缺的一部分，如以太网、Wi-Fi、蓝牙等。
FPGA可以实现对物理层协议的高效处理，提高通信系统的性能。
FPGA详细教程综合PPT课件
如果设计中有综合约束文件，那么在指定综合约 束文件的所在路径后在此参数后打上勾，使XST在综 合时受到综合约束文件的约束。
第15页/共34页
综合属性
• （5）全局优化目标（Global Optimization Goal）
•
全局优化目标参数仅对FPGA有效，它用于一些时钟优化策略，包括的
优化属性有：
FPGA系统设计与实践
综合
第1页/共34页
第五章 综合
内容提要
•
本章介绍了Xilinx公司的中的综合工具XST的综合属性、HDL代码参数
设置、专用参数选项设置，使用XST综合设计、实行设计的步骤与方法。集成
的 下 载 配 置 工 具 iMPACT 的 结 构 、 操 作 步 骤 与 方 法 。Altera 公 司 的Qua 编 译 器
•
ISE中XST设计流程的综合阶段约束文件与实现阶段约束文件的概念并不分明，
综合阶段的约束条件常常通过实现阶段的约束文件来完成。
第7页/共34页
5.1 中的综合工具XST
•
XST的综合约束文件是XCF（XST Constrain File），而
在 布 局 布 线 阶 段 ， 最 重 要 的 约 束 文 件 是 用 户 约 束 文 件 UCF（User Constraint File），两者有着千丝万缕的关系，UCF几乎支持XCF的所有约束语言与命令。通常 在使用XST综合流程时，仅仅通过综合属性设置来设置全局性的综合策略与参数，细 化的约束是通过实现阶段的约束文件UCF完成的。
注意综合、实行、配置或者编译与编程中属性参数的设置对设计的影响。应通过
大量的实际设计过程加深对综合、实行、配置或者编译与编程的理解。
第4页/共34页
第15页/共34页
综合属性
• （5）全局优化目标（Global Optimization Goal）
•
全局优化目标参数仅对FPGA有效，它用于一些时钟优化策略，包括的
优化属性有：
FPGA系统设计与实践
综合
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第五章 综合
内容提要
•
本章介绍了Xilinx公司的中的综合工具XST的综合属性、HDL代码参数
设置、专用参数选项设置，使用XST综合设计、实行设计的步骤与方法。集成
的 下 载 配 置 工 具 iMPACT 的 结 构 、 操 作 步 骤 与 方 法 。Altera 公 司 的Qua 编 译 器
•
ISE中XST设计流程的综合阶段约束文件与实现阶段约束文件的概念并不分明，
综合阶段的约束条件常常通过实现阶段的约束文件来完成。
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5.1 中的综合工具XST
•
XST的综合约束文件是XCF（XST Constrain File），而
在 布 局 布 线 阶 段 ， 最 重 要 的 约 束 文 件 是 用 户 约 束 文 件 UCF（User Constraint File），两者有着千丝万缕的关系，UCF几乎支持XCF的所有约束语言与命令。通常 在使用XST综合流程时，仅仅通过综合属性设置来设置全局性的综合策略与参数，细 化的约束是通过实现阶段的约束文件UCF完成的。
注意综合、实行、配置或者编译与编程中属性参数的设置对设计的影响。应通过
大量的实际设计过程加深对综合、实行、配置或者编译与编程的理解。
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FPGA应用篇55页PPT
包容；
2 EDA技术及其发展（续）
➢更大规模的FPGA和CPLD器件的不断推出； ➢基于EDA工具的ASIC设计标准单元已涵盖大规模
电子系统及IP核模块；
➢软硬件IP核在电子行业的产业领域、技术领域和设
计应用领域得到进一步确认；
➢SoC高效低成本设计技术的成熟。
SoC： SYSTEM ON A CHIP 片上系统 SoPC： SYSTEM ON A PROGAMMABLE CHIP 可编程片上系统
FPGA应用篇
《EDA技术》
电子设计自动化应用技术 ——FPGA应用篇
第一讲 EDA技术概述 前言（课程简介）
EDA是什么？ 本课程要学什么？ 怎样学？
EDA是什么？
EDA是电子设计自动化（Electronic Design Automation）的缩写
EDA的广义定义范围包括： 1、半导体工艺设计自动化； 2、可编程器件设计自动化； 3、电子系统设计自动化； 4、印刷电路板设计自动化； 5、仿真与测试、故障诊断自动化； 6、形式验证自动化。
注：CS以oC上：三C种O系N统FI可GU统R称A为BL片E上SY系S统TE，M但O是N却A存CH在I一P 定片区上别可：配后置两系统
种更强调其可编程性能。
3、EDA技术应用领域
专用集成电路开发 汽车电子 仪器仪表 医疗设备 航空航天 消费电子 通信工程 宽带、无线 高速运算，信息处理 多媒体技术
学会使用一种硬件描述语言， 了解可编程逻辑器件工作原理以及
硬件电路设计方面的相关知识 2、熟习专业领域及行业中如何应用 3、了解现代电子电路设计发展新技术
1、2章 4章 5、6章
3、6章 7章 8章
怎么学？
教与学的关系 广泛阅读，培养兴趣 多动手，勤实践 关于教材 几点要求
2 EDA技术及其发展（续）
➢更大规模的FPGA和CPLD器件的不断推出； ➢基于EDA工具的ASIC设计标准单元已涵盖大规模
电子系统及IP核模块；
➢软硬件IP核在电子行业的产业领域、技术领域和设
计应用领域得到进一步确认；
➢SoC高效低成本设计技术的成熟。
SoC： SYSTEM ON A CHIP 片上系统 SoPC： SYSTEM ON A PROGAMMABLE CHIP 可编程片上系统
FPGA应用篇
《EDA技术》
电子设计自动化应用技术 ——FPGA应用篇
第一讲 EDA技术概述 前言（课程简介）
EDA是什么？ 本课程要学什么？ 怎样学？
EDA是什么？
EDA是电子设计自动化（Electronic Design Automation）的缩写
EDA的广义定义范围包括： 1、半导体工艺设计自动化； 2、可编程器件设计自动化； 3、电子系统设计自动化； 4、印刷电路板设计自动化； 5、仿真与测试、故障诊断自动化； 6、形式验证自动化。
注：CS以oC上：三C种O系N统FI可GU统R称A为BL片E上SY系S统TE，M但O是N却A存CH在I一P 定片区上别可：配后置两系统
种更强调其可编程性能。
3、EDA技术应用领域
专用集成电路开发 汽车电子 仪器仪表 医疗设备 航空航天 消费电子 通信工程 宽带、无线 高速运算，信息处理 多媒体技术
学会使用一种硬件描述语言， 了解可编程逻辑器件工作原理以及
硬件电路设计方面的相关知识 2、熟习专业领域及行业中如何应用 3、了解现代电子电路设计发展新技术
1、2章 4章 5、6章
3、6章 7章 8章
怎么学？
教与学的关系 广泛阅读，培养兴趣 多动手，勤实践 关于教材 几点要求
《FPGA结构与应用》PPT课件
乘积项逻辑可编程结构
… …
输
输入
入
缓冲
电路
与
或
阵
阵
列
列
输出
输
缓冲
出
电路
图2-1 基本PLD器件的原理结构图
2.1.2 可编程逻辑器件的分类
按集成密度分：
可编程逻辑器件(P LD)
低密度可编程逻辑 器件(LDPLD)
高密度可编程逻辑 器件(HDPLD)
PROM PLA PAL GAL EPLD
图2-2 PLD按集成度分类
IO...C
IOC
IO...C
IOC
IO...C
IOC
IO...C
IOC
I...OC
IOC
I...OC
IOC
I...OC
IOC
I...OC
IOC
FPGA内部结构示意图
快速通道互 连
IO...C
IOC
EAB
IO...C
IOC
EAB
逻辑阵列块 (LAB )
嵌入式乘法器 锁相环（PLL）
嵌入式 阵列块
IO...C
CPLD的优点（Advantage） 断电后数据不会丢失。
CPLD的缺点（Disadvantage） 组成复杂的、特殊的数字系统时欠灵活。
2.4 FPGA结构与工作原理
Field Programmable Gate Array
输入A
2.4.1 查找表
0
(LUT，Look Up T
00
able)
3、I/O控制块
允许每个I/O引 脚单独被配置为 输入、输出和双 向工作方式。
图2-31 MAX3000 A系列器件的I/O 控制块
第 10 章 FPGA在DSP领域中的应用
--由4位二进制并行加法器级联而成的8位二进制加法 器 PORT(CIN8： IN STD_LOGIC; A8： IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); B8： IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); S8： OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); COUT8： OUT STD_LOGIC); END ENTITY ADDER8B; ARCHITECTURE ART OF ADDER8B IS COMPONENT ADDER4B IS
些数字信号处理方面的运算。
10.2.2 快速乘法器VHDL源程序 1. 选通与门模块的源程序ANDARITH.VHD LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY ANDARITH IS --选通与门模块 PORT (ABIN：IN STD_LOGIC; --与门开关 DIN：IN STD_LOGIC_VECTOR (7 DOWNTO 0); --8位输入 DOUT：OUT STD_LOGIC_VECTOR (7 DOWNTO 0)); --8位输出 END ANDARITH;
ARCHITECTURE ART OF ADDER4B IS SIGNAL S5：STD_LOGIC_VECTOR(4 DOWNTO 0); SIGNAL A5,B5： STD_LOGIC_VECTOR(4 DOWNTO 0); BEGIN A5<='0'& A4; --将4位加数矢量扩为5位, 为进位提供空间 B5<='0'& B4; --将4位被加数矢量扩为5位, 为进位提供空间 S5<=A5+B5+C4 ; S4<=S5(3 DOWNTO 0); COUT4<=S5(4); END ART;
FPGA基础知识ppt课件
32
FPGA/ASIC
[开发周期/风险/人力] ASIC开发周期长，开发难度大，开发风险强，灵活性小， 不具备可编程性； FPGA开发周期短，难度相对要小，具备可编程性，灵活度 大，可降低开发风险；
[开发流程] ASIC开发流程：设计输入/逻辑综合/功能仿真/布图规划/布 局布线/参数提取/版图后仿； FPGA开发流程：设计输入/功能仿真/逻辑综合/布局布线/时 序仿真/生成下载文件；
Multiplier结构
27
PLL/DCM
PLL/DCM
Altera:PLL
Xilinx:DCM
28
内嵌专用硬核 指高速串行收发器；GMAC、SERDES、PCIe等； Xilinx：GMAC、SERDES、PCI、GTX、GRX Atera：GMAC、SERDES、PCIe、SPI.4/SFI.5
下载调试把生成的配置文件下载到fpga中进行实际的调后仿真图示fpga厂家工具时序仿真hdlsdf文件标准延时文件fpga基本单元仿真模型测试程序测试数据38基础部分完39
FPGA基础知识
1
主要内容
器件结构 FPGA/CPLD ASIC/FPGA 软核／硬核 设计流程
2
器件结构
FPGA演变过程
29
SOPC(System on programmable chip):片上可编 程系统 FPGA内嵌入了CPU/DSP，具备实现软硬件协同 设计的能力； Xilinx： EDK/system generator/matlab/accel DSP/modelsim Altera： SOPC builder/DSPbuilder/matlab/modelsim
时序仿真 将延时信息反注到网表中，再进行仿真，此时的 仿真已接近电路的实际工作情况；
FPGA/ASIC
[开发周期/风险/人力] ASIC开发周期长，开发难度大，开发风险强，灵活性小， 不具备可编程性； FPGA开发周期短，难度相对要小，具备可编程性，灵活度 大，可降低开发风险；
[开发流程] ASIC开发流程：设计输入/逻辑综合/功能仿真/布图规划/布 局布线/参数提取/版图后仿； FPGA开发流程：设计输入/功能仿真/逻辑综合/布局布线/时 序仿真/生成下载文件；
Multiplier结构
27
PLL/DCM
PLL/DCM
Altera:PLL
Xilinx:DCM
28
内嵌专用硬核 指高速串行收发器；GMAC、SERDES、PCIe等； Xilinx：GMAC、SERDES、PCI、GTX、GRX Atera：GMAC、SERDES、PCIe、SPI.4/SFI.5
下载调试把生成的配置文件下载到fpga中进行实际的调后仿真图示fpga厂家工具时序仿真hdlsdf文件标准延时文件fpga基本单元仿真模型测试程序测试数据38基础部分完39
FPGA基础知识
1
主要内容
器件结构 FPGA/CPLD ASIC/FPGA 软核／硬核 设计流程
2
器件结构
FPGA演变过程
29
SOPC(System on programmable chip):片上可编 程系统 FPGA内嵌入了CPU/DSP，具备实现软硬件协同 设计的能力； Xilinx： EDK/system generator/matlab/accel DSP/modelsim Altera： SOPC builder/DSPbuilder/matlab/modelsim
时序仿真 将延时信息反注到网表中，再进行仿真，此时的 仿真已接近电路的实际工作情况；
FPGA设计与应用ppt课件
8
PLD器件： CPLD： MAX3000/5000/7000/9000和Classic系列 FPGA： FLEX6K/8K/10K、APEX20K、ACEX1K、APEXⅡ、Mercury、
Excalibur、Stratix 开发软件：
MAX+PLUSⅡ ：支持公司多款PLD器件，同时支持多种HDL语言，包括VHDL、 Verilog HDL、AHDL。
33
3. 基本简单数学运算 ◆ 4位加法器
逐位进位加法器
超前进位加法器
进位选择加法器
输入数据同比特位进行运算时，都要等待前 一比特的进位信号状态完成（建议：用在位 数不超过16位的加法器）。对于多位逐位进 位加法器来说，也可采用流水方式改善性能。
输入数据同比特位进行运算时，不需要等待 前一比特的进位信号。实现速度比较快，但 资源占用也比较大。建议使用在16位加法器 上比较合适。对于位数较多的也可采用流水 方式。
QuartusII内嵌的调试工具有SignalTapII和SignalProbe。
30
1.6 简单电路的HDL设计 1 基本组合逻辑运算 2 基本时序器件—寄存器 3 基本简单数学运算
31
1 基本组合逻辑运算 ◆与运算 ◆或运算 ◆异或运算 ◆ 与非运算 ◆2选1多路选择器 ◆两位比较器
32
2 基本时序器件—寄存器 ◆D触发器 ◆T触发器 ◆J-K触发器 ◆ 时序器件—移位寄存器
第五步：如果整个设计超出 器件的宏单元或I/O单元资源， 可以将设计划分到多片同系
列的器件中。
第六步：将试配器产生的器 件编程文件通过编程器或下
载电缆载入到目标芯片 FPGA中
25
设计输入
26
1.5 FPGA常用开发工具 QuartusII中集成的EDA开发工具可以分为两类： Altera自己提供的软件工具 其它EDA厂商提供的软件工具，统称为第三方工具
PLD器件： CPLD： MAX3000/5000/7000/9000和Classic系列 FPGA： FLEX6K/8K/10K、APEX20K、ACEX1K、APEXⅡ、Mercury、
Excalibur、Stratix 开发软件：
MAX+PLUSⅡ ：支持公司多款PLD器件，同时支持多种HDL语言，包括VHDL、 Verilog HDL、AHDL。
33
3. 基本简单数学运算 ◆ 4位加法器
逐位进位加法器
超前进位加法器
进位选择加法器
输入数据同比特位进行运算时，都要等待前 一比特的进位信号状态完成（建议：用在位 数不超过16位的加法器）。对于多位逐位进 位加法器来说，也可采用流水方式改善性能。
输入数据同比特位进行运算时，不需要等待 前一比特的进位信号。实现速度比较快，但 资源占用也比较大。建议使用在16位加法器 上比较合适。对于位数较多的也可采用流水 方式。
QuartusII内嵌的调试工具有SignalTapII和SignalProbe。
30
1.6 简单电路的HDL设计 1 基本组合逻辑运算 2 基本时序器件—寄存器 3 基本简单数学运算
31
1 基本组合逻辑运算 ◆与运算 ◆或运算 ◆异或运算 ◆ 与非运算 ◆2选1多路选择器 ◆两位比较器
32
2 基本时序器件—寄存器 ◆D触发器 ◆T触发器 ◆J-K触发器 ◆ 时序器件—移位寄存器
第五步：如果整个设计超出 器件的宏单元或I/O单元资源， 可以将设计划分到多片同系
列的器件中。
第六步：将试配器产生的器 件编程文件通过编程器或下
载电缆载入到目标芯片 FPGA中
25
设计输入
26
1.5 FPGA常用开发工具 QuartusII中集成的EDA开发工具可以分为两类： Altera自己提供的软件工具 其它EDA厂商提供的软件工具，统称为第三方工具
相关主题
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6200总体概要
SP6200 板间连接示意图（以两个PU板为例）
SP6200-RU
SP6200-PU
SP6200PU-BBU1 SP6200PU-BBU2
SP6200RU-BBU
3020 3030
下行数据（Rc） 上行数据（Rc） 61.44M时钟信号 上行数据和61.44M时
钟信号
下行数据
6200总体概要
6200系统中的总体数据流程
FPGA与DSP的接口参数的意义 1.200us：为FPGA发送给DSP的中断信号。对于4x 数据，200us的数据即是半个DPRAM空间大小的数据 ，DSP每次对FPGA的读写都是以200us的数据为块单 位来进行操作的，同时在DSP内部完成25个200us的 块数据的组帧，来组成5ms的子帧，DSP根据每个 200us的块号来完成正确的组帧。 2.Rx_Block：即接收的200us数据的块号。DSP根据 该块号完成接收数据的正确组帧，并根据该块号产生 5ms信号。
FPGA在6200中的主要作用
具体实现 1.作为缓存实现与DSP之间的接口，完成与DSP的信息 交互； 2.实现Aurora用户接口； 3.实现与射频的接收、发送接口。 4.实现数字信号处理功能，如滤波，内插，抽取等； 5.完成上述四部分功能的控制状态机。
6200系统中的总体数据流程
6200系统中的数据流程 FPGA与DSP的数据交互过程：
AURORA
PROTOCOL
MACHINE
TXN
24 muti data
TXP
RXN
4 muti data
RXP
REF_CLK
RU
100M CLK
RU内各模块划分及作用
RU内主要有以下几个模块 MGT收发模块
上行：将RU板的数据传给PU板处理，同时完成24x到4x的速率转换。 下行：将PU板传来的4倍速数据传给RU板进行内插滤波；
6200总体概要
意义及应用
RRM一致性测试主要验证被测终端的行为过程是否与协议一致，关 系到终端在实际网络中的表现，这方面的性能直接影响网络服务质 量和用户体验。如果采用实际网络设备搭建测试环境对终端进行测 试的方法受外部环境影响大，存在测试成本较高、测试效率低、难 于定量测量、出现问题难于复现等缺陷。SP6200 可模拟真实网络 复杂环境，构造不同应用场景，考察终端在不同场景中的小区注册 、重选、切换性能及测量能力等RRM性能。 应用于TD-SCDMA 终端认证机构、运营商验证、TD-SCDMA 芯 片制造与手机设计、研发， TD-SCDMA 终端制造和TD-SCDMA 终端维修等领域中。
RU内FPGA设计
L
DCM
V
D
S
DATA
3030
receive module
L V D
DATA
S
3020
transform module
61.44M CLK
Sm
module
LPF
receive module
A D D R
内插
filter module
61.44M CLK Wr_clk DARA Data_in[31:0]
在DSP与FPGA的数据交互中，FPGA作为DSP的从设备由DSP 主动发起对其的读写操作： 在写操作中，由DSP向FPGA发送数据，将6400*4 chips（ 5ms 的四倍速数据）的4x数据分为25个1024 chips大小的包， 每200us向FPGA发送一次。 在读操作中，由FPGA向DSP发数据，每200us从FPGA读取一次 ，每次读取1024 chips，利用5ms的时间组成6400*4 chips 的4x子帧数据。
FIFO
61.44M CLK DARA
Rd_clk Data_out[31:0]
TX_control RX_control
Wr_clk Data_in[31:0]
FIFO
Rd_clk Data_out[31:0]
TX_D[0:31] RX_D[0:31] 50M CLK
DCM
USER_CLK MGT_CLK DCM_NOT_LOCKED
完成4倍速到12倍速的内插滤波；
状态机模块
产生程序的地址，控制逻辑信号，并提供40ms全局复位信号及外部5ms trigger；
DCM模块
将3030A输出时钟103.68MHz分频产生61.44M的时钟，作为FPGA的 主时钟。
DSP模块
实际程序中并不会用到DSP部分，只是为了方便调试观察RU的收发数据.
FPGA在6200中的主要作用
总体作用
FPGA主要完成射频数据与物理层数据的转换处理、传输控制。 上行数据处理：接收到的终端信号通过射频传输至RAP后，对其进行滤波 处理，速率转换后，送至物理层对数据进行相应的处理。
下行数据处理：物理层（模拟基站的各个小区）发送数据进行数据合并及速 率变换后发送至射频，后传输至终端。
6200系统中的FPGA数据流程
以两个模拟小区为例
3030 module
LPF module
抽取 module
Dsp module
Sm module
MGT Module
3020 module
内插滤波 module
MGT Module
Ru
Pu1
Sm module
MGT Module
抽取 module
射频自检
射频自检是一个小区将一组复数抽样信号经过射频后又 接收回来（主控在射频端口做回环），然后对其做FFT ，用FFT结果计算接收信号信噪比，验证是否符合要求 。
上行时延自检
上行时延检测是六个小区分别发送一组正交码，经射频后接收回来 ，各小区发送数据与接收数据作相关，计算出各小区峰值点相对首 地址的偏移量，并将其写入DSP以纠正时延。
61.44M CLK
Rr_clk Data_out[31:0]
FIFO2
4 mDAuRtiAdata
Wd_clk Data_in[31:0]
USER_CLK MGT_CLK DCM_NOT_LOCKED MGT_CLK REF_CLK
RX_D[0:31]
4 muti data
TX_D[0:31] 50M CLK
FPGA在SP6200中的应用
郭光胜 2010-10-28
主要内容
1.6200总体概要 2.FPGA在6200中的主要作用 3.数据流程 4.功能模块划分 5.6200系统的硬件自检过程 5.同步模块的设计
6200总体概要
作用
SP6200 TD-SCDMA RRM Conformance Test Set，即TD-SCDMA终端无线资源管理一致性测试系统 ，用于TD终端的RRM一致性测试。 系统能够完成TD-SCDMA 终端RRM性能相关的各项功 能指标测试，包括TD-SCDMA系统内不同小区间重选 、切换，TD-SCDMA 和GSM系统间小区重选、切换等 。
DSP模块
上行：接收4倍速数据，送给DSP； 下行：将DSP送过来的4倍速数据，送给MGT模块处理，在MGT内完成合路；
状态机模块
产生DSP的收发DPRAM地址、地址offset (FPGA同步设计中不用)；以及状态、 控制逻辑信号；
抽取模块
跨频段和当前的R4代码中没有作用
FPGA功能模块划分---RU设计
61.44M CLK
Wr_clk Data_in[31:0]
FIFO4
100M CLK
Addr (保留)
Control
RX_D[0:31]
4 muti data
61.44M CLK
Rr_clk Data_out[31:0]
FIFO
61.44M diff_clk
TX_D[0:31] RX_D[0:31]
6200当前的版本 1. R4：一个RAP；与DSP上下行接口均为4x数据，SSP与RAP 之间的上下行传输速率为24x。 2.跨频段：两个RAP，分别于PU中的三个小区通信。两个基带板模 拟一个小区，分别工作于不同的频段。与DSP上下行接口均为4x数 据，SSP与RAP之间的上下行传输速率为4x。当前在同步设计中将 R4与跨频段逐步合为一套代码， SSP与RAP之间的上下行传输速 率为4x。 3.R7：一个RAP；与DSP下行接口为1x数据，上行接口为4x数据 ，SSP与RAP之间的上下行传输速率为24x。 4.三个版本的比较
AURORA
PROTOCOL
MACHINE TXN
4 muti data TXP
RXN
24 muti data RXP
DCM
PU
100M CLK
PU内各模块划分及作用
PU内主要有以下几个模块 MGT收发模块
上行：接收前一个板的数据并传给后面的板子，将此数据送给数据抽取模块； 下行：接收后面板子的数据，完成与本板DSP数据的相加，送给前面的BBU板；
6200总体概要
系统组成
RRM 一致性测试系统主要构成仪器为TD-SCDMA 系统模拟部分和GSM 系统模拟 器，配合其他仪器和配件共同组成测试系统。
GSM 系统模拟器，可以完成模拟GSM 小区的任务。 TD-SCDMA 系统模拟部分由系统仿真部分（SSP, System Simulation Part ）和无线接入部分（RAP, Radio Access Part）组成，(两部分又分别可以叫做 Protocol Unit，协议处理单元PU和Radio Unit，无线接入单元RU)。 两组成部分间控制信号通过TCP/IP 接口通信，数据通过Rocket I/O 接口通信。 PU部分有六块基带板，来模拟六个小区；RU单元有一块基带板，该基带板与SSP的 基带板完全相同，但内部的程序不同。其中，PU部分的六块基带板的FPGA程序是 相同的，DSP程序有区别；RU部分FPGA程序与PU部分不同，不使用DSP程序。 在具体使用时，RAP需要生成两个版本：基带自检中使用的回环版本 (rrm_loop.bit)，及正常使用时的正常版本(rrm.bit)。