(完整版)什么是FPGA
FPGA概述PPT课件
6.底层内嵌功能单元 内嵌专用硬核是相对于底层嵌入的软核而言 的，硬核（Hard Core）使FPGA具有强大 的处理能力，等效于ASIC电路。
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1.3 IP核简介
IP（Intelligent Property）核
是具有知识产权的集成电路芯核总称，是 经过反复验证过的、具有特定功能的宏模 块，与芯片制造工艺无关，可以移植到不 同的半导体工艺中。
通道绑定原 理示意图
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5.预加重技术 在印制的电路板上，线路是呈现低通滤波 器的频率特性的，为解决高频部分的损失， 就要采取预加重技术。
预加重技术的思想是：在传输信号时，抬高 信号的高频信号，以补偿线路上高频分量的 损失。
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没有预加重 的发送波形
•30
预加重后的 发送波形
没有预加重 的接收波形
典型的IOB内部结构示意图
2.可配置逻辑块(CLB)
CLB是FPGA内的基本逻辑单元 .
CLB的实际数量和特性会依据器件的不同而不同，但是每 个CLB都包含一个可配置开关矩阵，此矩阵由选型电路(多 路复用器等)、触发器和4或6个输入组成。
典型的CLB结 构示意图
3. 数字时钟管理模块（DCM）
目前FPGA中多使用4输入的LUT，所以每一 个LUT可以看成是一个有4位地址线的RAM。当用 户通过原理图或HDL语言描述一个逻辑电路以后， PLD/FPGA开发软件会自动计算逻辑电路的所有可 能结果，并把真值表(即结果)写入RAM，这样，每 输入一个信号进行逻辑运算就等于输入一个地址去 进行查表，找出地址对应的内容，然后输出即可。
DLL简单模 型示意图
Xilinx DLL的典 型模型示意图
在FPGA设计中，消除时钟的传输延迟，实现高扇出 最简单的方法就是用DLL，把CLK0与CLKFB相连 即可。 利用一个DLL可以 实现2倍频输出
FPGA基础ppt课件
Synplify pro 界面
Synplify Pro Features
Synplify Premier 界面
Synplify Premier Features
Quartus II 的界面
Quartus II Features
主要功能
1)可利用原理图、结构框图、VerilogHDL、AHDL和VHDL完成电路 描述，并将其保存为设计实体文件； 2) 功能强大的逻辑综合工具； 3)完备的电路功能仿真与时序逻辑仿真工具； 4)定时/时序分析与关键路径延时分析； 5)可使用SignalTap II逻辑分析工具进行嵌入式的逻辑分析； 6)支持软件源文件的添加和创建，并将它们链接起来生成编程文件； 7)使用组合编译方式可一次完成整体设计流程； 8)自动定位编译错误； 9)高效的期间编程与验证工具； 10)可读入标准的EDIF网表文件、VHDL网表文件和Verilog网表文件； 13)能生成第三方EDA软件使用的VHDL网表文件和Verilog网表文件。
内容
什么是FPGA? 实验室现有的FPGA型号 Altera FPGA 的使用和相关软件介绍 FPGA开发板操作演示
FPGA开发板操作演示
以下进行FPGA开发的具体操作演示
5）时序验证，其目的是保证设计满足时序要求，即setup/hold time符合要求，以便 数据能被正确的采样。时序验证的主要方法包括STA（Static TimingAnalysis）和后 仿真。在后仿真中将布局布线的时延反标到设计中去，使仿真既包含门延时，又包含 线延时信息。这种后仿真是最准确的仿真，能较好地反映芯片的实际工作情况。仿真 工具与综合前仿真工具相同。
FPGA的结构特点
FPGA通常包含三类可编程资源：可编程逻辑功能 块、可编程I/O块和可编程互连。可编程逻辑功能 块是实现用户功能的基本单元，它们通常排列成 一个阵列，散布于整个芯片；可编程I/O块完成芯 片上逻辑与外部封装脚的接口，常围绕着阵列排 列于芯片四周；可编程内部互连包括各种长度的 连线线段和一些可编程连接开关，它们将各个可 编程逻辑块或I/O块连接起来，构成特定功能的电 路。
FPGA简介
五是ＣＰＬＤ比ＦＰＧＡ使用起来更方便。ＣＰＬＤ的编程采用Ｅ2ＰＲＯＭ或ＦＡＳＴＦＬＡＳＨ技术,无需外部存储器芯片,使用简单。而ＦＰＧＡ的编程信息需存放在外部存储器上,使用方法复杂。
六是ＰＬＤ的速度比ＦＰＧＡ快,并且具有较大的时间可预测性。这是由于ＦＰＧＡ是门级编程,并且ＣＬＢ之间采用分布式互联,而ＣＰＬＤ是逻辑块级编程,并且其逻辑块之间的互联是集总式的。
八是ＣＰＬＤ保密性好,ＦＰＧＡ保密性差。
九是一般情况下,ＣＰＬＤ的功耗要比ＦＰＧＡ大,且集成度越高越明显
三、FPGA与ASIC、CPLD
1、FPGA和ASIC的比较
ASIC是英文的Application Specific Integrated Circuits缩写，即专用集成电路，是指应特定用户要求和特定电子系统的需要而设计、制造的集成电路。目前用CPLD（复杂可编程逻辑器件）和FPGA（现场可编程逻辑阵列）来进行ASIC设计是最为流行的方式之一，它们的共性是都具有用户现场可编程特性，都支持边界扫描技术，但两者在集成度、速度以及编程方式上具有各自的特点。ASIC的特点是面向特定用户的需求，品种多、批量少，要求设计和生产周期短，它作为集成电路技术与特定用户的整机或系统技术紧密结合的产物，与通用集成电路相比具有体积更小、重量更轻、功耗更低、可*性提高、性能提高、保密性增强、成本降低等优点。
一、FPGA简介
FPGA是英文Field Programmable Gate Array的缩写，即现场可编程门阵列，它是在可编程阵列逻辑PAL(Programmable Array Logic)、门阵列逻辑GAL(Gate Array Logic)、可编程逻辑器件PLD(Programmable Logic Device)等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路ASIC（Application Specific Integrated Circuit）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。FPGA能完成任何数字器件的功能，上至高性能CPU,下至简单的74系列电路，都可以用FPGA来实现。FPGA如同一张白纸或是一堆积木，工程师可以通过传统的原理图输入法，或是硬件描述语言自由设计一个数字系统。通过软件仿真，我们可以事先验证设计的正确性。在PCB完成以后，还可以利用FPGA的在线修改能力，随时修改设计而不必改动硬件电路。使用FPGA来开发数字电路，可以大大缩短设计时间，减少PCB面积，提高系统的可*性。PLD的这些优点使得PLD技术在90年代以后得到飞速的发展，同时也大大推动了电子设计自动化EDA（Electronic Design Automatic）软件和硬件描述语言VHDL(Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description)的进步。
fpga芯片的种类
fpga芯片的种类FPGA芯片的种类FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，它具有灵活可塑性和高性能，被广泛应用于数字电路设计和嵌入式系统开发领域。
随着技术的不断发展，FPGA芯片也呈现出多样化的种类和功能，本文将介绍几种常见的FPGA芯片。
1. Xilinx Virtex系列Xilinx Virtex系列是业界最强大的FPGA产品系列之一。
它以其卓越的性能和丰富的资源而受到广泛关注。
Virtex系列采用了最新的FPGA架构，具有高达数百万个可编程逻辑单元（LUT）和丰富的高速IO接口，可满足复杂系统设计的需求。
此外，Virtex系列还提供了丰富的硬核IP（Intellectual Property），如处理器核、高速串行收发器等，使其在高性能计算和通信领域具有重要应用。
2. Altera Cyclone系列Altera Cyclone系列是一种低成本、低功耗的FPGA芯片，广泛用于嵌入式系统和消费电子产品中。
Cyclone系列采用了先进的工艺技术，具有较高的逻辑密度和丰富的资源。
该系列芯片在功耗控制上表现出色，可满足对低功耗需求较高的应用场景。
Cyclone系列还支持多种外围接口和通信协议，如CAN、SPI、I2C等，方便与其他设备进行通信和互联。
3. Lattice iCE系列Lattice iCE系列是一种超低功耗的FPGA芯片，适用于移动设备和便携式电子产品。
iCE系列采用了极小的封装和低功耗设计，能够在极端环境下提供可靠的性能。
该系列芯片具有快速启动和低功耗特性，适合应用于电池供电的场景。
iCE系列还具有较高的集成度和资源利用率，可满足对系统复杂度和成本要求较高的应用。
4. Intel Stratix系列Intel Stratix系列是一种高性能、高密度的FPGA芯片，由英特尔（Intel）公司推出。
Stratix系列采用了英特尔的最新工艺技术，具有卓越的性能和可靠性。
FPGA全面介绍 ppt课件
2016年10月11日 互路联由网器的及普交及换器出货量大首增 款嵌服 人入务工器智式数能F据、P中5GG心等A加需诞速求生
FPGA全面介绍 ppt课件
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2 FPGA设计思想与技巧 ——Present by 谭拢
乒乓操作、串并转换、流水线操作、数据接口的同步方法
2021/3/26
采
总
样
双口RAM
线
控
控
制
制
模
模
块
块
COM控制模块
时钟控制模块
2021/3/26
外部通讯接口 FPGA全面介绍 ppt课件
处理器模块
DSP
总
线
解
控
算
制
模
模
块
块
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PART 3 FPGA设计实例
FPGA与DSP间通信 双口RAM
EMIF与双口RAM之间的连接
2021/3/26
FPGA全面介绍 ppt课件
超20位美国会议员反对
2021/3/26
FPGA全面介绍 ppt课件
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PART 1 FPGA发展概述
1.2 FPGA结构概述
DCM
IOB IOB
CLB
BR AM
IOB
BR
IOB
AM
IOB：可编程输入输出单元 CLB：可配置逻辑块
BRAM：嵌入式块RAM
丰富的布线资源
底层内嵌功能单元：DLL、PLL、DSP和CPU等软核
2021/3/26
FPGA全面介绍 ppt课件
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PART 2 FPGA设计思想与技巧
数据接口同步方法
➢ 上级数据和本级时钟是异步的
fpga的基本工作原理
fpga的基本工作原理FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑芯片，它可以被编程成各种逻辑电路，具有高度的灵活性和可重构性。
FPGA在数字信号处理、图像处理、视频处理和通信等领域得到广泛应用。
本文将介绍FPGA的基本工作原理，包括FPGA的逻辑资源结构、FPGA的编程方式和FPGA的工作过程。
一、FPGA的逻辑资源结构FPGA的逻辑资源主要包括逻辑单元（Logic Units）、查找表（Look-Up Tables）和存储器单元（Memory Units）。
逻辑单元是FPGA中最基本的逻辑单元，它由逻辑门电路组成，包括与门、或门、非门等。
逻辑单元的输出可以直接与其他逻辑单元或存储器单元相连，也可以与查找表的输入相连。
逻辑单元还可以实现复杂的逻辑函数，如加法器、乘法器等。
查找表是FPGA中一个重要的组成部分，它用于存储逻辑函数的真值表，并将真值表与逻辑单元相连。
在FPGA中，查找表通常由4位或5位输入和1位输出组成。
查找表的真值表由程序员编写的逻辑函数确定，并存储在FPGA的寄存器中。
存储器单元是FPGA中另一种重要的逻辑资源，用于存储数据和程序。
FPGA中的存储器单元包括RAM、ROM和寄存器。
其中RAM和寄存器用于存储数据，ROM用于存储程序。
二、FPGA的编程方式通常，FPGA的编程方式分为两种：硬件描述语言（Hardware Description Language，HDL）和原理图编程。
硬件描述语言是一种用于描述数字电路的语言，它由一系列的语句组成，其中包括组合逻辑电路描述和时序逻辑电路描述。
常见的硬件描述语言有Verilog和VHDL等。
原理图编程是一种通过绘制逻辑图来编程的方式。
在原理图中，每个组件都是以图形的形式表示的，例如逻辑门、查找表和存储器单元等。
这些组件可以通过连接线连接起来，从而组成一个完整的数字电路。
在FPGA的工作过程中，程序员先使用硬件描述语言或原理图编写程序，并将程序编译成可被FPGA识别的字节码，然后通过编程器将字节码下载到FPGA中。
FPGA模块的功能
FPGA模块的功能FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可编程的逻辑器件，可以在电路设计中实现不同的功能。
FPGA模块是基于FPGA芯片设计的一种具有特定功能的硬件模块。
FPGA模块可以通过编程实现不同的功能，如数字信号处理、图像处理、网络通信和多媒体处理等。
以下是FPGA模块常见的功能：1.数字信号处理（DSP）：FPGA模块可以进行数字信号的采集、滤波、变换和编解码等处理。
DSP模块可以用于音频和视频处理、语音识别、雷达信号处理等应用。
2.图像处理：FPGA模块可以进行图像的采集、增强、压缩和解压缩等处理。
图像处理模块可以用于计算机视觉、机器人导航、医学影像等应用。
3.网络通信：FPGA模块可以实现各种网络协议的处理，如以太网、无线通信、卫星通信等。
网络通信模块可以用于路由器、交换机、无线基站等设备的设计。
4.多媒体处理：FPGA模块可以进行音频和视频的编码、解码、传输和处理等操作。
多媒体处理模块可以用于音视频播放器、数字电视和视频会议系统等应用。
5.控制系统：FPGA模块可以实现数字控制算法和控制信号的生成，用于控制系统中的运动控制、温度控制、电力控制等。
控制系统模块可以用于机器人、工业自动化等领域。
6.加密和安全：FPGA模块可以实现各种加密算法、安全协议和身份验证机制，用于数据传输和信息安全。
加密和安全模块可以用于网络安全、物联网安全等领域。
7.处理器系统：FPGA模块可以实现不同的处理器架构，如32位、64位的处理器核。
处理器系统模块可以用于嵌入式系统、高性能计算等应用。
8.高速数据接口：FPGA模块可以实现高速串行通信接口，如PCIe、USB3.0、HDMI等。
高速数据接口模块可以用于数据存储、高性能计算、高速通信等应用。
9.模拟和数字转换：FPGA模块可以实现模拟信号的采集、处理和数字信号的生成、转换。
模拟和数字转换模块可以用于传感器接口、音频接口等应用。
ARM,DSP,CPLD,EDA,FPGA名词解释
ARM,DSP,CPLD,EDA,FPGA名词解释什么是armARM （Advanced RISC Machines），既可以认为是一个技术的名字，也可以认为是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种公司的名字。
1991 年 ARM 公司成立于英国剑桥，主要出售芯片设计技术的授权。
目前，采用 ARM技术知识产权（ IP ）核的微处理器，即我们通常所说的 ARM 微处理器，已遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品市场，基于 ARM 技术的微处理器应用约占据了 32 位 RISC 微处理器 75 ％以上的市场份额， ARM 技术正在逐步渗入到我们生活的各个方面。
ARM 公司是专门从事基于 RISC 技术芯片设计开发的公司，作为知识产权供应商，本身不直接从事芯片生产，*转让设计许可由合作公司生产各具特色的芯片，世界各大半导体生产商从ARM公司购买其设计的 ARM 微处理器核，根据各自不同的应用领域，加入适当的外围电路，从而形成自己的 ARM 微处理器芯片进入市场。
目前，全世界有几十家大的半导体公司都使用 ARM 公司的授权，因此既使得 ARM 技术获得更多的第三方工具、制造、软件的支持，又使整个系统成本降低，使产品更容易进入市场被消费者所接受，更具有竞争力。
什么是单片机单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。
概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。
它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。
同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。
可以说，二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。
不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称PC机。
它由主机、键盘、显示器等组成（如图1所示）。
还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。
这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机（亦称微控制器）。
FPGA的基本原理(详细+入门)
门阵等效门：一个门阵等效门定义为一个两输入端的“与非”门。 系统门：是芯片上门的总数，是厂家指定给器件的一个门数。
十一、FPGA的封装
1、引脚数：FPGA芯片总的引脚数。 2、用户I/O数：指除了电源引脚、特殊功能引脚外的引脚，这些引脚可根据用户的需要进行配置。 3、 I/O驱动电流：8mA 或10mA。 4、时钟网络数：FPGA芯片可能包含1个、2个或4个时钟网络。 5、封装：PLCC，PQFP，CPGA等封装形式。 6、工作温度范围：FPGA芯片一般有商用、工业用及军用等不同的工作温度范围。 7、工作环境：一般分普通工作环境和航天工作环境。
ACT1模块是如何实现三输入与门的？
2、查表型FPGA结构 两输入与门： 4 X 1 RAM 表：
A
B
C
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
A1
A0
（二）、 什么是FPGA？ FPGA是英语（Field programmable Gate Array）的缩写，即现场可编程门阵。它的结构类似于掩膜可编程门阵（MPGA），由可编程逻辑功能块和可编程I/O模块排成阵列组成，并由可编程的内部连线连接这些逻辑功能块和I/O模块来实现不同的设计。 1、FPGA与MPGA的区别： MPGA利用集成电路制造过程进行编程来形成金属互连，而FPGA利用可编程的电子开关实现逻辑功能和互连。 2、FPGA与CPLD的区别： 1) 结构不同：FPGA是由可编程的逻辑模块、可编程的分段互连线和I/O模块组成，而CPLD是由逻辑阵列块、可编程连线阵列和I/O模块组成。 2) CPLD延时可预测（Predictable），FPGA的延时与布局布线情况有关。 3) CPLD 组合逻辑多而触发器较少，而FPGA触发器多。
《详解FPGA：人工智能时代的驱动引擎》札记
《详解FPGA：人工智能时代的驱动引擎》阅读随笔目录一、FPGA简介 (2)1.1 FPGA的定义与特点 (3)1.2 FPGA的发展历程 (4)1.3 FPGA的应用领域 (5)二、FPGA的工作原理 (7)2.1 FPGA的基本架构 (8)2.2 FPGA的工作模式 (10)2.3 FPGA的编程语言 (11)三、FPGA在人工智能领域的应用 (12)3.1 机器学习与深度学习 (14)3.2 自动驾驶与机器人技术 (15)3.3 无人机与智能物流 (17)3.4 医疗诊断与生物信息学 (18)3.5 其他领域的FPGA应用 (20)四、FPGA的设计与优化 (22)4.1 FPGA设计流程 (23)4.2 硬件描述语言 (25)4.3 设计优化策略 (26)4.4 性能评估与测试 (28)五、FPGA的未来发展趋势 (29)5.1 技术创新与突破 (30)5.2 行业合作与生态系统建设 (32)5.3 应对挑战与机遇 (33)六、结论 (35)6.1 FPGA在人工智能时代的重要性 (36)6.2 未来展望与期许 (37)一、FPGA简介FPGA（现场可编程门阵列）是一种集成电路芯片，它允许设计师在硬件层面上实现可编程的解决方案。
与传统的专用硬件电路相比，FPGA具有更高的灵活性和可扩展性，因此在人工智能、数据中心、通信等领域得到了广泛应用。
FPGA的核心特点是可编程性。
它可以根据需要动态地重新配置内部逻辑单元，从而实现各种功能。
这种可编程性使得FPGA在应对不断变化的应用需求时具有很高的效率。
FPGA还具备低功耗、高性能、高可靠性等优点。
FPGA的发展历程可以追溯到20世纪80年代，当时Xilinx公司推出了世界上第一款商用FPGA产品。
随着技术的不断发展，FPGA的性能不断提高，功能也越来越丰富。
FPGA已经发展到了第四代，即UltraScale系列，其最大容量可达140亿个逻辑单元，支持多种编程语言和开发工具，为人工智能时代的应用提供了强大的支持。
(完整版)FPGA硬件电路设计及FPGA平台介绍
FPGA的发展趋势
向更高密度、更大容量的系统级方向发展。 向低成本、低电压、低功耗、微封装和环保型发展。 IP资源复用理念得到普遍认同并成为主要设计方式。 MCU、DSP和MPU等嵌入式处理器IP将成为FPGA应用的核心。
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第二章 主流FPGA器件介绍
第2章主要内容
各厂商FPGA系列介绍 Altera FPGA主流器件介绍 Xilinx FPGA主流器件介绍
现代平台级FPGA还会包括以下可选资源：
❖ 存储器资源（BlockRAM） ❖ 数字时钟管理单元（分频、倍频、数字延迟） ❖ I/O多电平标准兼容（Select I/O） ❖ 算术运算单元（乘法器、加法器） ❖ 特殊功能模块 ❖ 微处理器模块（PowerPC、ARM）
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现代FPGA的主要特点
规模越来越大，达到上千万门级的规模，更适于实现片上系统 （SoC）。
－Spartan 6 LX/LXT
45nm工艺
❖ Virtex ——高端FPGA系列，针对高密度高性能应用
－Virtex II/IIPro
130nm工艺
－Virtex 4 LX/SX/FX
90nm工艺
－Virtex 5 LX/LXT/SXT/FXT/TXT 65nm工艺
－Virtex 6 LXT/SXT/HXT
－IGLOO/e
功耗超低的可编程FPGA
－IGLOO nano 业界功耗最低、尺寸最小的FPGA
－IGLOO PLUS 具有增强I/O功能的低功耗FPGA
❖ Fusion ——将可配置模拟部件、大容量 Flash 、时钟电路，以及基 于Flash的高性能可编程逻辑集成在单片器件中
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Lattice公司FPGA系列
fpga是什么
fpga是什么FPGA是什么？FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）是一种高度灵活且可编程的集成电路设备。
相对于传统的专用集成电路（ASIC），FPGA具有独特的特点和优势。
它可以根据用户的需求进行编程，实现各种不同的逻辑功能和电路连接，同时可在现场进行重新编程和调试，从而不需要重新设计电路板。
FPGA不仅在电子工程领域有广泛的应用，还在通信、军事、航空航天等领域中发挥着重要的作用。
FPGA的基本结构由逻辑单元和可编程连接资源组成。
逻辑单元是FPGA中的最基本的构建块，用来实现各种逻辑门和寄存器等逻辑功能。
可编程连接资源是用来连接逻辑单元的资源，它们可以根据用户的需求来灵活连接，从而实现各种不同的电路功能。
通过这种可编程性，FPGA可以满足不同领域不同应用的需求，实现高度定制化的设计。
FPGA的特点之一是灵活性。
相对于ASIC，FPGA可以根据用户的需求进行编程和配置，以适应不同的应用场景。
这种灵活性使得FPGA成为一种非常受欢迎的电路设计工具，尤其是在设计的要求经常变动的项目中。
与传统的固定功能的电路相比，FPGA具有更好的适应性和可维护性。
另外，FPGA的可编程性还使得其具有较短的开发周期和较低的开发成本。
FPGA的另一个重要特点是可重构性。
与其他可编程逻辑器件（如PAL和CPLD）相比，FPGA具有更高的逻辑密度和可编程资源。
这意味着它可以容纳更多的逻辑单元和连接资源，从而实现更复杂的电路功能。
同时，FPGA还具有现场可编程的特性，即可以在现场通过编程器重新配置和调试，而不需要重新设计和制造电路板。
这种可重构性使得FPGA成为快速原型设计和故障排除的有力工具。
FPGA在各个领域中都有着广泛的应用。
在电子工程领域，它被用于数字信号处理（DSP）、网络交换、图像和视频处理、嵌入式系统、自动驾驶等领域。
在通信领域，FPGA可以用来实现高速数据传输和协议转换。
FPGA结构与工作原理
FPGA结构与工作原理FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑设备，具有灵活的结构和工作原理。
一、FPGA的结构FPGA通常包含以下几个核心组成部分：1.可编程逻辑单元（PLU）：PLU是FPGA最基本的构建单元，由包含了逻辑门、通用查找表（LUT）等可编程逻辑元件组成。
可以通过编程将PLU的逻辑功能编程为任意数字逻辑功能。
2.开关矩阵：FPGA中的开关矩阵用于连接PLU和其他功能模块，实现不同PLU之间以及PLU与输入/输出（I/O）模块之间的连接。
3.配置存储器：FPGA的配置存储器用于存储FPGA内部电路的编程信息。
一般情况下，FPGA将采用非挥发性的可编程存储技术，如闪存或EEPROM，以保证配置信息在断电后保持。
4.时钟管理单元：时钟管理单元用于产生和分配时钟信号，以同步FPGA内部各个模块的操作。
常见的时钟管理单元包括锁相环（PLL）和时钟分频器等。
5.输入/输出模块：输入/输出模块用于将FPGA和外部环境进行通信。
输入模块用于接收来自外部环境的输入信号，输出模块用于向外部环境输出FPGA处理后的信号。
二、FPGA的工作原理FPGA的工作原理可以分为以下几个步骤：2.逻辑运算：一旦FPGA完成了配置，各个PLU根据其编程信息开始进行逻辑运算。
每个PLU根据其编程的逻辑功能，从输入端口读取相应的输入信号，并执行相应的逻辑计算得到输出信号。
3.内部互联：在逻辑运算过程中，FPGA内部的开关矩阵根据其编程信息，将PLU之间的连接实现。
开关矩阵可以根据需要进行动态重配置，使得不同的PLU可以灵活地连接起来，形成不同的电路结构。
4.时钟同步：FPGA的时钟管理单元产生时钟信号，并将该时钟信号传递到各个PLU中，以确保内部电路的运行是同步的。
时钟同步可以避免由于不同模块之间的时钟差异而导致的数据冲突和不稳定的情况。
5.输入/输出操作：FPGA的输入/输出模块负责与外部环境进行通信。
《FPGA简介》PPT课件
模块的端口
FPGA技术
net inout
input
net
output
reg or net net
reg or net
FPGA简介
1.可编程逻辑器件发展历程 2.CPLD/FPGA概述 3.CPLD/FPGA基本原理 4.FPGA设计方法 5.FPGA设计流程 6.Verilog HDL语言简介 7.PLD/FPGA发展趋势
FPGA技术
1.可编程逻辑器件的发展历程
FPGA
早期
可编程逻辑器件(PLD) 可编程阵列逻辑(PAL）
能力
设计的行为特性、设计的数据流特性、设
计的结构组成以及
包含响应 监控和设计验证方面的时延和
波• 主形要产了功生编基机能程本制语逻。言辑提接门供口，，例通如过an该d 接、口or可和以n在an模d 拟等、都 验内证置期在间语从言设中计 • 外部开访关问级设基计本，结包构括模模型拟，的例具如体pm控os制和和n运mos 行等。也被内置在语言中
•寄•线存网器
reg 是最常线用网的类寄型存主器要类有型w，ir寄e 存和器tr类i 型两通种常。用线于网对存储 单元的描述类，型如用D型于触对发结器构、化R器OM件等之。间存的储物器理类连型线的的信号当 在某种触发建机模制。下如分器配件了的一管个脚值，，内在部分器配件下如一与个门值的之时保 留原值。但输必出须等注。意由的于是线，网re类g 型类代型表的的变是量物，理不连一接定是存 储单元，如线在，al因wa此ys它语不句存中贮进逻行辑描值述。的必必须须由用器r件eg所类型的 变量。 驱动。通常由assign进行赋值 reg 类型定义语法如下： reg [msb: lsb] reg1, reg2, . . . r e g N; msb 和lsb 定义了范围，并且均为常数值表达式。范围定 义是可选的；如果没有定 义范围，缺省值为1 位寄存器。 例如： reg [3:0] Sat; // S a t 为4 位寄存器。
什么是fpga
什么是fpgaFPGA，即现场可编程逻辑门阵列（Field Programmable Gate Array），是一种集成电路芯片。
它采用了可重新配置的数字逻辑组件和连接网络，可以实现多个功能电路的设计和开发。
FPGA与传统的固定功能集成电路（ASIC）相比，具有很高的灵活性和可重构性。
它可以根据需要实现不同的逻辑功能，而无需重新设计和制造新的芯片。
FPGA通常由大量的可编程逻辑单元（也称为逻辑元件）和内部连接网络组成。
逻辑元件可以根据需要被编程为各种逻辑门、触发器和其他数字逻辑功能单元，而内部连接网络则可以将这些逻辑元件相互连接起来。
FPGA广泛应用于数字电路设计和嵌入式系统开发领域。
它可以用于构建各种数字逻辑电路，如计算机处理器、数字信号处理器和通信协议处理器等。
FPGA还可以用于快速原型设计和小批量生产，可以大大加快产品开发周期并降低开发成本。
在嵌入式系统领域，FPGA可以用于构建硬件加速器，提高系统的性能和效率。
它可以在软件和硬件之间实现高效的协同工作，加快计算、图像处理和数据传输等任务的处理速度。
此外，FPGA还可以实现实时信号处理、图像处理和高速数据传输等功能，为各种应用提供强大的计算能力和灵活性。
对于数字电路设计师来说，FPGA是一种非常有价值的工具。
它可以用于验证和调试设计，缩短设计周期并提高产品质量。
与ASIC相比，FPGA具有较低的设计风险和投资成本。
因此，许多设计师在开始新项目时会选择使用FPGA进行快速原型设计和验证。
此外，FPGA还具有一些其他优势。
它具有低功耗和低成本的特点，并且可以在单个芯片中实现多个功能模块。
在需要进行频繁更新和更改的应用中，FPGA可以提供更高的灵活性和可重构性。
另外，FPGA还具有较短的上市时间和较高的产量灵活性，可以根据需求进行批量生产。
总之，FPGA是一种灵活、可重构的集成电路芯片，被广泛应用于数字电路设计和嵌入式系统开发领域。
它可以加快产品开发周期、降低开发成本，并提供强大的计算能力和灵活性。
FPGA技术介绍
外文翻译FPGA技术介绍系部：文翻译班级：姓名：学号：指导教师：年月日FPGA技术介绍概述：场域可程式化闸阵列FPGA技术正持续发展，而全世界FPGA市场的产值，则预估可从 2005 年的 19 亿美金提升到 2010 年的 27 亿 5 千万美金。
FPGA是在 1984 年由Xilinx 公司所发明，从简单的胶合逻辑Glue logic 晶片，演变为可取代客制的特定应用积体电路 ASIC 与处理器，适用于讯号处理与控制应用。
为何FPGA技术如此成功？此篇文章将介绍FPGA，并说明数项让FPGA如此独特的优点。
什么是FPGA？最笼统来说，FPGAs 即为可再程式化的晶片。
透过预先建立的逻辑区块与可程式化路由资源，不需更改面包板或焊锡部分，即可设定这些晶片以建置客制硬体功能。
使用者可于软体中开发数位运算系统 Computing task 并将之编译为组态档案或位元流Bitstream，可包含元件接线的相关资讯。
此外，FPGA完全为可重设性质，当使用者重新编译不同的电路设定时，可立刻拥有不同的特性。
在过去，工程师必须深入了解数位硬体设计，才能够使用FPGA技术。
然而，高阶设计工具的新技术可针对图形化程式区或 C 程式码，转换为数位硬体电路，即变更了FPGA程式设计的规则。
FPGA整合了 ASIC 与处理器架构系统的最佳部分，使FPGA晶片可应用于所有产业。
FPGA具有硬体时脉的速度与可靠性，且其仅需少量即可进行作业；可降低客制化 ASIC设计的费用。
可重新程式设计的晶片，具有与软体相同的弹性，却不受限于处理核心的数量。
与处理器不同的是，FPGA为实际的平行架构，因此不同的处理作业并不需要占用相同资源。
每个独立的处理作业均将指派至专属的晶片区块，不需影响其他逻辑区块即可自动产生功能。
因此，当新增其他处理作业时，应用某部分的效能亦不会受到影响。
FPGA技术的 5 大优点：效能–透过硬体的平行机制，FPGA可突破依序执行 Sequential execution 的固定运算，并于每时脉循环完成更多作业，以超越数位讯号处理器 DSP 的计算功能。
FPGA_百度百科
FPGA_百度百科FPGA（Field-Programmable Gate Array）是可编程逻辑门阵列的缩写，是一种集成电路芯片。
与其他可编程芯片（如微控制器）不同的是，FPGA的结构可以随意配置和重新配置，因此具有极高的灵活性和可编程性。
本文将介绍FPGA的定义、原理、应用以及其在科技领域的前景。
一、FPGA的定义FPGA是一种具备灵活可配置性的集成电路芯片，在设计和制造过程中，其内部逻辑电路结构可以自由配置和重新配置。
这种可变性使得FPGA适用于各种应用，并且能够在实时性要求高、多样化工程任务中发挥出色的性能。
FPGA的芯片内部由大量的可编程逻辑块（Configurable Logic Block，CLB）组成，这些块可以连接成任意的逻辑电路。
二、FPGA的原理FPGA的原理可以简单地描述为：FPGA芯片内部由大量的可编程逻辑块连接而成，这些逻辑块可以自由配置和重配。
在设计过程中，用户可以利用硬件描述语言（HDL）编写逻辑电路的代码，然后使用专门的设计工具将代码映射到FPGA芯片的逻辑块上，从而形成所需的逻辑电路。
一旦配置完成，FPGA芯片即可按照设计要求进行工作。
三、FPGA的应用由于FPGA具备高度的灵活性和可配置性，它在各个领域都有广泛的应用。
以下是FPGA在几个主要领域中的应用示例。
1. 通信和网络FPGA广泛应用于通信和网络领域，可以用于实现各种通信协议和网络协议的硬件加速。
通过配置FPGA芯片，可以提高通信和网络设备的性能和吞吐量，同时降低功耗。
2. 图像处理图像处理是FPGA的另一个主要应用领域。
FPGA可以通过并行处理实现实时的图像处理和图像识别算法。
例如，FPGA可以用于实现实时视频编解码、图像滤波、目标检测等功能。
3. 工业控制FPGA在工业控制领域也有重要的应用。
它可以用于实现各种控制算法和控制系统。
例如，FPGA可以用于实现工业机器人的控制、自动化生产线的控制以及工厂中的传感器和执行器的控制。
FPGA名词概念
FPGA名词概念1、ASIC:application-specific integrated circuits专用集成电路是指应特定用户要求和特定电子系统的需要而设计、制造的集成电路。
ASIC分为全定制和半定制。
ASIC的特点是面向特定用户的需求，ASIC在批量生产时与通用集成电路相比具有体积更小、功耗更低、可靠性提高、性能提高、保密性增强、成本降低等优点。
全定制设计需要设计者完成所有电路的设计，因此需要大量人力物力，灵活性好但开发效率低下。
如果设计较为理想，全定制能够比半定制的ASIC芯片运行速度更快。
半定制使用库里的标准逻辑单元(Standard Cell)，设计时可以从标准逻辑单元库中选择SSI(门电路)、MSI(如加法器、比较器等)、数据通路(如ALU、存储器、总线等)、存储器甚至系统级模块(如乘法器、微控制器等)和IP核，这些逻辑单元已经布局完毕，而且设计得较为可靠，设计者可以较方便地完成系统设计。
2、ALU:arithmetic an logic unit算术逻辑单元是中央处理器(CPU)的执行单元，是所有中央处理器的核心组成部分，由“And Gate”（与门）和“Or Gate”（或门）构成的算术逻辑单元，主要功能是进行二位元的算术运算，如加减乘(不包括整数除法)。
基本上，在所有现代CPU体系结构中，二进制都以补码的形式来表示。
3、BCD:binary-coded decimal BCD码或二-十进制代码，亦称二进码十进数是一种二进制的数字编码形式，用二进制编码的十进制代码。
这种编码形式利用了四个位元来储存一个十进制的数码，使二进制和十进制之间的转换得以快捷的进行。
4、CLBs:configurable logic blocks可配置逻辑模块。
包含一个可配置开关矩阵，此矩阵有选型电路（多路复用器），触发器和4或6个输入组成。
在Xilinx公司的FPGA器件中，CLB由多个（一般为4个或2个）相同的slice和附加逻辑构成。
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3、DSP实际应该称为DSPs，即用于DSP处理的专用芯片。跟普通计算机的区别一方面是他是哈佛结构的，也就是数据和程序空间分开（普通计算机是冯诺依曼结构）。另一方面他有流水线结构，不过现在其他也有了，见贤思齐。再一方面他有专用的硬件算法电路，用以完成DSP运算，比如最基本的乘法累加。上过DSP的就知道，蝶形算法FFT什么的，拆成最基本单元就是乘法累加，把这部分加速了，整体性能就有非常大的提高。DSP对于流媒体的处理能力远远的优于通用CPU。所以你看现在手机CPU，至少语音部分都是用DSP的。后来DSP概念也复杂化，各家都把一个控制核心整合到DSP里面，比如现在的智能手机芯片。可以看一下高通或者TI的片，基本是一个ARM核控制整体运算，一个DSP处理语音编解码，一个GPU负责图像运算，一个基带和天线处理模块负责通信，再加一些七七八八的东东比如GPS模块什么的。
2.单片机、某一项功能开发的专用集成芯片，集成度很低，成本很低，可是够用了。后来ASIC发展了一些，称为半定制专用集成电路，相对来说更接近FPGA，甚至在某些地方，ASIC就是个大概念，FPGA属于ASIC之下的一部分。
2、FPGA基本就是高端的CPLD，数字电路。这种器件是用逻辑门来表述性能的。本身他就是一堆的逻辑门，与非门、或非门、触发器（可以用与非门形成吧）等基本数字器件，编程决定了有多少器件被使用以及它们之间的连接。通过硬件描述语言把它转成电路连接，从最基本的逻辑门层面上连接成电路（参见数字电路书上那些全加器触发器什么的）。应该说，虽然看起来像一块CPU，其实是完全硬件实现的。它是在PAL、GAL、EPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。FPGA在抗干扰，速度上有很大优势。
后来因为写代码麻烦，对控制部分比较薄弱，本来跟其他CPU配合使用，即麻烦的算法CPU提交给FPGA，FPGA算完把结果再返回给CPU。可是这样外围电路就变得麻烦。
于是提出了SOC设计方法，就是直接在FPGA里写一个CPU出来，既然FPGA万能，做个CPU自然毫无压力。
这其中还有软核和硬核的区别，不过除了性能，使用方法大同小异。所谓IP核，就是把各种专用集成电路用硬件描述语言描述，然后烧到FPGA里形成专门的电路，这样就不必另外搭芯片了，所有的电路在一片FPGA里面形成。
4、单片机就是一个百搭的通用CPU，是集成在单一芯片上的微型计算机系统，麻雀虽小可是五脏俱全，也有运算器、控制器、存储器、总线及输入输出设备，采用也是存储程序执行的方式，对单片机的编程就是对其中的ROM写入程序，在加电后ROM中的程序会像计算机内存中的程序一样得到逐条的执行。单片机计算速度和性能有限，但在一些基本控制上搓绰绰有余。
1.FPGA与单片机的区别？
单片机和FPGA的区别，本质是软件和硬件的区别。
单片机设计属软件范畴；它的硬件（单片机芯片）是固定的，通过软件编程语言描述软件指令在硬件芯片上的执行；
FPGA设计属硬件范畴，它的硬件（FPGA）是可编程的，是一个通过硬件描述语言在FPGA芯片上自定义集成电路的过程；
二者最大的区别：单片机（无论哈佛总线结构或者冯诺依曼结构）均为取出指令->执行，指令是顺序执行的（即使是中断，其发生后的中断服务程序也是顺序执行的）；而FPGA（包括CPLD)是基于逻辑门和触发器的，它是并行执行方式，即当CLOCK上升沿到来时，所有的触发器都会动作，它没有取出指令->执行这种操作，数字电路中所有逻辑门和触发器（D,SR等）均可以实现，它适合真正意义上的并行任务处理。
单片机和嵌入式通过主函数或者操作系统来实现任务调度的途径来响应各种外部条件触发，并通过软件输出相应的状态来实现电子系统的正常工作。FPGA是通过纯硬件来实现各种激励的相应的。
3.FPGA与DSP的比较
DSP和FPGA是嵌入式开发处理器的三大巨头之二，很多刚刚接触嵌入式的朋友都会心存疑问，到底DSP和FPGA哪个牛一点，学哪种好一点？FPGA与DSP相比较，哪个更有前途？今天，我就以自己的经验，和大家通俗介绍一下吧：
FPGA是英文Field Programmable Gate Array（现场可编程门阵列）的缩写，它是在PAL、GAL、PLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物，是专用集成电路（ASIC）中集成度最高的一种。FPGA采用了逻辑单元阵列LCA（Logic Cell Array）这样一个新概念，内部包括可配置逻辑模块CLB（Configurable Logic Block）、输出输入模块IOB（Input Output Block）和内部连线（Interconnect）三个部分。用户可对FPGA内部的逻辑模块和I/O模块重新配置，以实现用户的逻辑。它还具有静态可重复编程和动态在系统重构的特性，使得硬件的功能可以像软件一样通过编程来修改。作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路，FPGA既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。可以毫不夸张的讲，FPGA能完成任何数字器件的功能，上至高性能CPU,下至简单的74电路，都可以用FPGA来实现。FPGA如同一张白纸或是一堆积木，工程师可以通过传统的原理图输入法，或是硬件描述语言自由的设计一个数字系统。通过软件仿真，我们可以事先验证设计的正确性。在PCB完成以后，还可以利用FPGA的在线修改能力，随时修改设计而不必改动硬件电路。使用FPGA来开发数字电路，可以大大缩短设计时间，减少PCB面积，提高系统的可靠性。