fpga的基本原理

fpga的基本原理
FPGA（Field Programmable Gate Array，场可编程门阵列）是
一种集成电路器件，可以根据需要重新配置内部的逻辑门和连接电路，实现不同的数字电路功能。

与ASIC（Application-Specific Integrated Circuit，特定应用集成电路）相比，FPGA
具有灵活性和可重构性。

FPGA的基本原理是利用可编程逻辑单元（PLU）和可编程连
线资源（PWR），将逻辑门按照需要进行排列和连接，构建
所需的电路功能。

PLU是FPGA的核心部件，通常由多个可
配置逻辑块（CLB）组成。

每个CLB包含多个逻辑单元（LUT）和触发器，可以执行任意的布尔逻辑功能。

FPGA的配置信息存储在内部的查找表（Lookup Table，LUT）和触发器（Flip-Flop）中。

LUT是一个存储真值表的查找表，根据输入信号的组合，输出对应的结果。

触发器用于存储电路的状态信息。

通过配置LUT和触发器的内容，可以实现不同
的逻辑功能和时序控制。

配置FPGA的过程称为综合和布局布线（Synthesis and Place & Route）。

综合将高级的硬件描述语言（HDL）代码转换成FPGA可识别的逻辑网表。

布局布线根据综合结果，将逻辑单
元和连线资源布置在FPGA芯片上，并对连线进行布线，以
保证信号的正确传输。

FPGA的优势在于其可重构性，可以根据应用需求进行灵活的
硬件优化和更新。

与ASIC相比，FPGA的设计周期短，成本
较低，适用于快速原型设计和小批量生产。

不过，FPGA的功耗较高，性能和密度相对较低，不适用于大规模集成的应用场景。

总而言之，FPGA利用可编程逻辑单元和可编程连线资源，实现灵活的数字电路功能。

通过综合、布局布线等步骤，将硬件描述语言代码转换为FPGA可识别的电路结构。

其可重构的特性使其成为快速原型设计和小批量生产的理想选择。