FPGA芯片介绍
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芯片结构工作原理与软核硬核固核详解
FPGA芯片结构工作原理与软核硬核固核详解FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，它以其灵活性和可配置性在数字电路设计中广泛应用。
FPGA的结构和工作原理涉及到软核、硬核和固核等概念，下面将对这些内容进行详解。
首先，我们来看FPGA的结构。
FPGA通常包含三个主要的部分：可编程逻辑单元（PLU）、可编程的开关矩阵（Switch Matrix）和输入/输出资源（IOs）。
PLU是FPGA的核心部分，它由可编程的逻辑单元（Look-Up Tables，LUTs）和触发器（Flip-Flops）组成。
LUTs可以通过编程来实现特定逻辑功能，而Flip-Flops用于存储状态信息。
Switch Matrix 用于连接PLU中的逻辑单元，实现不同逻辑单元之间的信号传输。
IOs用于与外部设备进行数据输入和输出。
FPGA的工作原理基于可编程逻辑单元和开关矩阵的组合。
开发者可以使用硬件描述语言（如VHDL或Verilog）编写逻辑电路的描述，并通过设计软件将其映射到FPGA上。
软件工具会将逻辑电路的描述翻译成FPGA的配置位流（Configuration Bitstream），然后通过JTAG或其他方式将配置位流加载到FPGA中。
一旦配置完成，FPGA开始执行逻辑电路的功能，通过开关矩阵和PLU来实现信号的传输和处理。
通过重新编程可以改变FPGA中的逻辑电路功能，实现动态的功能更新。
接下来，我们来介绍软核、硬核和固核的概念。
软核（soft core）是指在FPGA芯片上实现的软件模拟的处理器。
软核是通过编程实现的，不同的开发者可以根据自己的需求来编写软核的代码。
软核具有灵活性，可以根据应用的要求进行修改和定制，但其性能通常低于硬核。
硬核（hard core）是指在FPGA芯片设计过程中由厂商提供的硬件IP核。
硬核是由硬件描述语言编写的，具有高性能和低功耗的特点。
FPGA技术介绍
FPGA技术介绍FPGA（全称为Field-Programmable Gate Array，场可编程门阵列）是一种可以通过用户自定义逻辑电路来实现数字电路设计的集成电路芯片。
相比于传统的ASIC（专用集成电路）芯片，FPGA具有更高的灵活性和可编程性，能够在生产后根据需要对其功能进行修改和调整。
FPGA通常由可编程逻辑单元（PLU）、可编程寄存器、内部存储器和输入输出端口等功能组成。
可编程逻辑单元是FPGA的核心，它由一系列的逻辑门电路（AND、OR、NOT等）组成，通过内部的可编程连接来实现不同的逻辑功能。
用户可以通过编程工具将所需的逻辑功能和电路连接方式写入FPGA芯片中，从而实现特定的电路设计。
FPGA的可编程性使得它在数字电路设计和开发上具有广泛的应用。
首先，FPGA可以用来实现复杂的数字逻辑功能。
相比于传统的硬件设计方法，使用FPGA进行设计可以显著节省时间和成本，同时也提高了设计的灵活性和可重用性。
其次，FPGA可以用来验证和测试设计的正确性和性能。
在产品开发的早期阶段，使用FPGA搭建原型可以快速验证设计的可行性，并进行系统级的测试。
最后，FPGA也广泛应用于数字信号处理、通信系统、图形图像处理等领域。
FPGA具有较高的运算速度和并行处理能力，可以满足实时性要求较高的应用场景。
FPGA的编程方法包括可硬件描述语言（HDL）和图形化编程。
HDL是一种使用硬件描述语言（如VHDL、Verilog）编写电路设计的方法。
通过HDL编写的代码可以描述电路的结构和功能，并通过编译和综合工具生成对应的配置位流（bitstream），用于配置FPGA芯片。
图形化编程是一种简化的编程方法，通过可视化界面和拖拽操作来实现电路设计。
这种编程方法适合于非专业的电路设计人员，但相对于HDL编程来说功能和灵活性较弱。
除了常见的FPGA芯片外，还有一类特殊的FPGA芯片称为SoC型FPGA。
SoC（System-on-Chip）型FPGA将可编程逻辑单元与处理器核心集成在同一个芯片中，不仅可以实现可编程逻辑功能，还可以运行嵌入式软件。
FPGA简介
IDEA Confidential
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FPGA的优势
稳定性
软件工具提供了编程环境，FPGA电路是真正的编程“硬”执行过 程。 基于处理器的系统往往包含了多个抽象层，可在多个进程之间 计划任务、共享资源。 驱动层控制着硬件资源，而操作系统管理内 存和处理器的带宽。 对于任何给定的处理器内核，一次只能执行一 个指令，且基于处理器的系统时刻面临着严格限时的任务相互取占 的风险。 而FPGA不使用操作系统，拥有真正的并行执行和专注于 每一项任务的确定性硬件，可减少稳定性方面出现问题的可能。
IDEA Confidential
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FPGA开发流程
配置下载 通过编程器（programmer）将布局布线后的配置文件下载至FPGA中， 对其硬件进行编程。配置文件一般为.pof或.sof文件格 式，下载方式包 括Active Serial Programming（主动）、Passive Serial（被动）、 JTAG等方式。
IDEA Confidential
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FPGA开发流程
RTL级HDL描述
设计方法：自下而上与自上而下两种方式。 自下而上：由最底层的元器件开始，从基本子系统去构建大系统的 电路设计模式是我们最初进行电路设计的一种基本方法。这种由底向 上的设计方式是电子线路初期频频采用的方法，在电路不太复杂、层 次比较简单的设计中，它是一种非常行之有效的方法。但随着电路越 来越复杂，这种方法则会存在着较大的弊病。这就是，纵然每个子系 统的设计分别满足各自的要求，系统的整体性能指标却往往得不到保 障。
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FPGA开发流程
综合
将RTL级HDL语言翻译成由与、或、非门等基本逻辑单元组成的门级 连接（网表），并根据设计目标与要求（约束条件）优化所生成的逻 辑连接，输出门级网表文件。
FPGA芯片结构分析
FPGA芯片结构分析FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，其结构和工作原理是实现数字电路功能的关键。
FPGA由逻辑单元（Look-Up Tables，LUTs）、存储单元（Flip-Flops）和连接资源（Interconnect Resources）组成，下面会对FPGA芯片的结构进行详细分析。
首先，FPGA的逻辑单元是FPGA的核心部分，它由大量的Look-Up Tables（LUTs）构成。
LUT是一个存储数据和逻辑表达式的内部存储器，它能够实现任意逻辑功能，并根据输入信号进行查找并输出相应的结果。
LUT的输入信号可以来自寄存器或其他逻辑单元的输出，从而实现逻辑功能的组合。
一个LUT通常由4到6个输入和一个输出组成，因此可以实现2^n（n为输入数量）种不同的逻辑功能。
LUT在FPGA中的数量决定了FPGA的逻辑容量。
其次，FPGA的存储单元是用来存储状态和中间结果的，它主要由Flip-Flops（FFs）构成。
Flip-Flops是一种同步触发器，用于存储和保持逻辑电路的状态。
FF的输入可以来自LUT的输出或其他存储单元的输出，输出会通过寄存器链连接到其他逻辑单元。
这样，通过存储单元的互联，可以实现时序逻辑功能。
最后，FPGA的连接资源是用来将各个逻辑单元连接起来的。
FPGA的连接网络通常由水平和垂直两层导线组成。
水平导线可以通行一行逻辑单元的输出信号，而垂直导线可以通行一列逻辑单元的输入信号。
这种结构使得不同逻辑单元之间的信号可以进行自由的互联，实现复杂的逻辑功能。
在FPGA的导线交叉点上，还有一些可编程的连接点，可以跨越水平和垂直导线进行信号的交叉连接。
除了逻辑单元、存储单元和连接资源，FPGA还包括其他一些辅助功能。
例如，输入/输出（I/O）是连接FPGA芯片和外部设备的接口，用于输入和输出信号。
时钟管理单元可以控制FPGA芯片的时序和时钟分配，确保各个逻辑单元同步工作。
FPGA原理及芯片结构介绍
FPGA原理及芯片结构介绍FPGA (Field-Programmable Gate Array)是一种可编程逻辑芯片，其原理和芯片结构是现代电子设备中非常重要的一部分。
本文将介绍FPGA的原理和芯片结构。
FPGA的原理是基于集成电路技术，它利用可编程逻辑单元和可编程互连资源来实现任意逻辑功能的构建。
FPGA的核心是一个有大量逻辑单元的矩阵，每个逻辑单元可以执行各种逻辑操作。
这些逻辑单元通过互连资源连接在一起，以实现特定的功能。
与固定逻辑电路不同，FPGA的逻辑单元和互连资源可以根据需要进行编程，从而实现不同的设计。
FPGA的芯片结构主要由三个部分组成：可编程逻辑单元阵列（CLB）和可编程交换网络（switching network），以及输入/输出资源（IOB）。
可编程逻辑单元阵列（CLB）是FPGA的主要组成部分。
它由一系列的逻辑门和触发器组成，可以实现各种逻辑操作。
逻辑门用于实现布尔逻辑功能，如与、或、非等。
触发器用来存储数据，通常用于时序电路的设计。
CLB中的逻辑单元可以根据需要进行编程，以实现特定的功能。
可编程交换网络是FPGA中的重要部分，用于连接逻辑单元和输入/输出资源。
它由一系列的可编程开关和连接线组成，可以根据需要进行编程，以实现逻辑信号的传输。
交换网络通常采用分层结构，每一层都有一组开关和连接线，可以实现不同层之间的通信。
输入/输出资源（IOB）是FPGA与外部设备进行数据交换的接口。
它通常包括输入引脚、输出引脚和时钟引脚等。
输入引脚用于接收外部电路传输的数据，输出引脚用于向外部电路传输数据，时钟引脚用于同步数据传输。
IOB还可以包括输入/输出缓冲器、电平转换器等电路，以实现与外部设备的接口转换。
总之，FPGA是一种可编程逻辑芯片，它的原理和芯片结构是基于可编程逻辑单元和互连资源来实现任意逻辑功能的构建。
通过编程，FPGA 可以实现不同的逻辑功能，并可以根据需要进行重新编程。
fpga芯片调研报告
fpga芯片调研报告FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种集成电路芯片，其特点是可在现场进行编程和重新配置，以适应不同应用和功能的需要。
FPGA芯片广泛应用于计算机科学、通信、嵌入式系统等领域。
本调研报告将对FPGA芯片进行详细的介绍和分析。
一、FPGA芯片的特点1. 可编程性：与其他集成电路芯片不同，FPGA芯片可以在字段中进行编程和重新配置，以实现不同的功能和逻辑。
2. 可重构性：FPGA芯片具有可重构的能力，可以在不改变硬件结构的情况下，改变芯片的逻辑功能和连接。
3. 高性能：FPGA芯片具有高度集成的特点，能够在较短的时间内完成复杂的逻辑运算，具有较高的运算速度和性能。
4. 低功耗：相比于传统的ASIC（Application-Specific Integrated Circuit）芯片，FPGA芯片具有更低的功耗，能够在较低的能耗下完成相同的计算任务。
二、FPGA芯片的应用领域1. 通信领域：FPGA芯片可以用于网络路由器、交换机、无线通信系统等领域，实现数据传输和通信控制等功能。
2. 计算机科学领域：FPGA芯片可以用于高性能计算、图像处理、数据加密等领域，提高计算机的处理速度和性能。
3. 工业控制领域：FPGA芯片可以用于工业自动化控制系统、仪器仪表等领域，实现数据采集、控制和监控等功能。
4. 嵌入式系统领域：FPGA芯片可以用于嵌入式系统的设计和开发，提高嵌入式系统的灵活性和可靠性。
三、FPGA芯片的市场情况及发展趋势1. 市场情况：FPGA芯片市场在近年来持续增长，主要受到通信、计算机科学和工业控制等领域的需求推动。
2. 发展趋势：随着技术的进步和应用领域的扩展，FPGA芯片将向更高性能、更低功耗、更高密度的方向发展。
同时，FPGA芯片还将与其他领域的技术相结合，如人工智能、物联网等，提供更多的应用场景和解决方案。
四、FPGA芯片的优势和挑战1. 优势：FPGA芯片具有可编程性和可重构性，能够适应不同应用和功能的需要；具有高性能和低功耗的特点，能够提高计算机系统的性能和能效。
fpga 实际应用
fpga 实际应用FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种集成电路芯片，可以根据需要重新配置其内部逻辑电路，实现不同的功能。
由于其灵活性和高性能，FPGA在各个领域都有广泛应用。
本文将介绍FPGA 在实际应用中的一些典型案例。
一、通信领域FPGA在通信领域具有重要作用。
例如，FPGA可以用于协议转换、调制解调、信号处理等方面。
在网络路由器中，FPGA可以实现高速数据包处理和路由算法。
在无线通信系统中，FPGA可以用于信号调制解调、信号处理和通信协议的实现。
由于FPGA具有高度的可重构性，可以根据不同的通信标准进行配置，因此在通信领域中广泛应用。
二、图像处理FPGA在图像处理领域有着广泛的应用。
例如，FPGA可以用于图像的采集、压缩、处理和显示。
在摄像头中，FPGA可以实现图像的采集和预处理，例如去噪、锐化等。
在数字电视中，FPGA可以实现图像的压缩和解压缩，以及图像的显示和处理。
由于FPGA具有高性能和低功耗的特点，因此在图像处理领域中得到了广泛应用。
三、工业控制FPGA在工业控制领域也有着重要的应用。
例如，FPGA可以用于逻辑控制、运动控制和数据采集等方面。
在自动化生产线中，FPGA可以实现各种传感器的数据采集和处理，以及各种执行器的控制。
在机器人控制中，FPGA可以实现运动控制和轨迹规划等功能。
由于FPGA 具有高度的可编程性和实时性，因此在工业控制领域中得到了广泛应用。
四、人工智能随着人工智能的发展，FPGA在人工智能领域也有着重要的应用。
例如，FPGA可以用于神经网络的加速和优化。
在深度学习中，FPGA可以实现神经网络的前向计算和反向计算，加速神经网络的训练和推理过程。
由于FPGA具有高度的并行计算能力和低功耗的特点，因此在人工智能领域中得到了广泛应用。
FPGA在实际应用中具有广泛的应用前景。
无论是在通信领域、图像处理领域、工业控制领域还是人工智能领域，FPGA都发挥着重要的作用。
现场可编程门阵列(FPGA)芯片技术简述
现场可编程门阵列（FPGA）芯片技术简述杨海钢1前言从1947年第一支晶体管在贝尔实验室诞生，到1958年德克萨斯仪器公司（TI）研究小组研制出第一块集成电路，直至今天甚大规模集成电路继续遵循著名的摩尔定律（Moore’s law）不断向前发展，人类社会已经从电子时代步入以微纳技术为基础的信息时代，集成电路也已渗透到了我们日常生活的每一方面。
图1第一支晶体管及其发明者图2第一块集成电路现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array，FPGA）是半导体技术发展的重要产物，与CPU、DSP一样，是大规模集成电路最重要的组成部分。
它是一种可编程使用的信号处理器件，用户可通过改变配置信息的方式实现所需逻辑功能，而不必依赖由芯片制造商设计和制造的专用芯片。
在过去短短二十多年里，FPGA已从电子设计的外围器件逐渐演变为数字系统的核心，在互联网、通信、图像处理、汽车电子、航空航天和现代军事装备等诸多领域都得到了广泛的应用。
图3 大规模集成电路芯片FPGA的主要特征有：（1）具有可编程逻辑功能模块结构；（2）具有可编程输入/输出模块结构；（3）具有可编程互连资源结构；（4）具有专用EDA（Electronic Design Automation，电子设计自动化）软件对其进行配置和下载。
与传统数字电路系统相比，FPGA具有可编程、高集成度、高速和高可靠性等优点。
通过配置器件内部的逻辑功能和输入/输出端口，将原来电路板级的设计放在芯片中进行，提高了电路性能，大大减轻了印刷电路板设计的工作量和难度，有效提高了设计的灵活性和效率。
与ASIC（专用集成电路，Application Specific Integrated Circuit）相比，FPGA 开发周期短、前期投资风险小、产品上市速度快、市场适应能力强和硬件升级空间大。
当产品定型和扩大产量后，在FPGA中实现的设计也可迅速定制为ASIC 进行投产。
亚稳态fpga的原理
FPGA的基本原理FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）是一种集成电路芯片，它可以由用户根据需要进行重新配置和重新编程，以实现特定的功能。
与传统的固定功能芯片相比，FPGA具有更高的灵活性和可重构性。
FPGA由大量的逻辑单元（Logic Element，LE）组成，每个逻辑单元包含查找表（Look-Up Table，LUT）、触发器和多路选择器等基本元件。
这些逻辑单元通过可编程连接资源（Programmable Interconnect Resources）相互连接，形成复杂的电路结构。
1. FPGA的工作原理FPGA的工作原理可以简单概括为：将用户设计的电路描述文件经过综合、布局、布线等过程转化为对FPGA内部逻辑单元和可编程连接资源进行配置的位流文件（Bitstream），然后加载到FPGA芯片中进行运行。
1.电路描述文件用户使用硬件描述语言（HDL）如VHDL或Verilog来描述所需实现的电路功能。
这些描述文件包括了电路结构、信号传输、时序约束等信息。
2.综合综合是将用户设计的高级语言描述转化为低级门级网表表示。
综合工具根据用户的描述生成逻辑电路的等效结构，包括逻辑门、时钟触发器等。
3.布局布局是将综合后的逻辑电路映射到FPGA芯片上。
布局工具根据逻辑电路和FPGA芯片的物理限制，将逻辑元件分配到FPGA芯片上的特定位置。
4.布线布线是将布局后的逻辑电路中的元件相互连接。
布线工具根据逻辑电路和FPGA芯片上的可编程连接资源，生成元件之间的连线路径。
5.位流文件生成位流文件（Bitstream）是将经过布线后的电路配置信息以二进制形式存储。
位流文件包含了对FPGA内部逻辑单元和可编程连接资源进行配置的具体指令。
6.加载与运行将位流文件加载到FPGA芯片中，配置FPGA内部资源，并开始执行用户设计的功能。
加载后，FPGA可以按照用户设计进行计算、数据处理、信号处理等操作。
FPGA芯片软核、硬核、固核知识及工作固核解析
FPGA芯片软核、硬核、固核知识及工作原理解析.一、内嵌专用硬核内嵌专用硬核是相对底层嵌入的软核而言的，指FPGA处理能力强大的硬核（Hard Core），等效于ASIC电路。
为了提高FPGA性能，芯片生产商在芯片内部集成了一些专用的硬核。
例如：为了提高FPGA的乘法速度，主流的FPGA中都集成了专用乘法器；为了适用通信总线与接口标准，很多高端的FPGA内部都集成了串并收发器（SERDES），可以达到数十Gbps的收发速度。
高端产品不仅集成了Power PC系列CPU，还内嵌了DSP Core模块，其相应的系统级设计工具是EDK和Platform Studio，并依此提出了片上系统（System on Chip）的概念。
通过PowerPC、Miroblaze、Picoblaze等平台，能够开发标准的DSP处理器及其相关应用，达到SOC的开发目的。
二、软核与硬核以及固核知识IP（Intelligent Property）核是具有知识产权核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。
到了SOC阶段，IP核设计已成为ASIC电路设计公司和FPGA提供商的重要任务，也是其实力体现。
对于FPGA开发软件，其提供的IP核越丰富，用户的设计就越方便，其市场占用率就越高。
目前，IP核已经变成系统设计的基本单元，并作为独立设计成果被交换、转让和销售。
从IP核的提供方式上，通常将其分为软核、硬核和固核这3类。
从完成IP核所花费的成本来讲，硬核代价最大；从使用灵活性来讲，软核的可复用使用性最高。
1、软核软核在EDA设计领域指的是综合之前的寄存器传输级（RTL）模型；具体在FPGA设计中指的是对电路的硬件语言描述，包括逻辑描述、网表和帮助文档等。
软核只经过功能仿真，需要经过综合以及布局布线才能使用。
其优点是灵活性高、可移植性强，允许用户自配置；缺点是对模块的预测性较低，在后续设计中存在发生错误的可能性，有一定的设计风险。
芯片种类和介绍
芯片种类和介绍芯片是一种集成电路，也是计算机、手机、电视、汽车等各种电子设备的核心部件。
它是由许多微小的晶体管和其他电子元件组成的，可以实现存储和处理大量数据和信息。
芯片种类繁多，下面将分别介绍。
1. CPU芯片CPU芯片（中央处理器）是计算机最重要的部件之一，它负责执行所有计算机程序中的指令。
CPU芯片通常由微处理器、控制单元和算术逻辑单元组成。
它能够快速地读取和处理数据，并将结果输出到其他设备上。
2. GPU芯片GPU芯片（图形处理器）主要用于加速计算机上的图形渲染，并且能够提供更流畅的游戏体验。
GPU芯片通常由数百个小型处理器组成，可以同时处理大量数据，并将结果输出到显示器上。
3. FPGA芯片FPGA芯片（现场可编程门阵列）是一种可重构硬件，可以根据需要重新配置其内部结构以完成不同任务。
FPGA芯片通常用于高性能计算、数字信号处理和网络路由等领域。
4. ASIC芯片ASIC芯片（专用集成电路）是为特定应用程序设计的芯片，通常用于高性能计算、数字信号处理和网络路由等领域。
ASIC芯片的特点是高速、低功耗和可靠性高。
5. DSP芯片DSP芯片（数字信号处理器）主要用于数字信号处理和音频编解码等领域。
它可以快速地对数据进行处理，并将结果输出到其他设备上。
6. RAM芯片RAM芯片（随机存储器）是一种存储器，可以快速地读取和写入数据。
RAM芯片通常被用作计算机内存，可以存储正在运行的程序和数据。
7. ROM芯片ROM芯片（只读存储器）是一种只能读取数据而不能写入数据的存储器。
ROM芯片通常被用作计算机的BIOS（基本输入输出系统），以及其他需要永久保存信息的设备上。
8. Flash Memory芯片Flash Memory芯片是一种非易失性存储器，可以在断电时保持数据不变。
Flash Memory芯片通常被用于手机、相机等便携式设备上，并且可以通过USB接口连接到计算机上进行数据传输。
总之，不同类型的芯片都有其各自独特的功能和优点，在各自领域都有着广泛应用。
fpga中的参数说明
fpga中的参数说明FPGA中的参数说明一、引言FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种现场可编程门阵列芯片，具有灵活性高、性能优越、可重构等特点，在各种应用领域得到广泛应用。
本文将从不同角度介绍FPGA中的参数说明，包括时钟频率、逻辑单元数量、片上存储器容量、资源利用率和功耗等方面。
二、时钟频率时钟频率是指FPGA中的时钟信号的频率，也是FPGA运行速度的关键参数。
时钟频率越高，FPGA的运算速度越快。
在选择FPGA 时，需要根据具体应用需求和性能要求，选择合适的时钟频率。
值得注意的是，在设计FPGA电路时，还需要考虑到时钟分配、时钟域划分等问题，以确保时钟信号的稳定性和可靠性。
三、逻辑单元数量逻辑单元数量是指FPGA中可用的逻辑门数量。
逻辑门是FPGA中最基本的逻辑单元，用于实现各种逻辑功能。
逻辑单元数量越多，FPGA的逻辑处理能力越强。
在进行FPGA设计时，需要根据所需的逻辑功能和复杂度，选择适当的逻辑单元数量。
同时，逻辑单元数量的增加也会导致FPGA的面积增加，从而影响功耗和资源利用率。
四、片上存储器容量片上存储器容量是指FPGA中可用的存储器容量。
片上存储器用于存储数据和中间结果，在FPGA设计中起到关键作用。
片上存储器容量的大小直接影响到FPGA的数据处理能力和性能。
较大的片上存储器容量可以提高FPGA的数据缓存能力，减少对外部存储器的访问次数，从而提高系统的运行效率。
五、资源利用率资源利用率是指FPGA中各种资源的利用程度。
FPGA中的资源包括逻辑单元、片上存储器、DSP（Digital Signal Processing）模块等。
资源利用率越高，说明FPGA的资源利用效率越高，系统的性能也会相应提高。
在进行FPGA设计时，需要合理利用各种资源，以提高系统的性能和效率。
六、功耗功耗是指FPGA芯片在工作过程中所消耗的电能。
功耗大小直接影响到FPGA的散热需求和系统的稳定性。
国产fpga芯片
国产fpga芯片FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，其核心是一个由大量可编程逻辑单元（CLB）和可编程互连设置组成的网状结构。
随着信息技术的不断发展，FPGA芯片作为一种高度灵活的芯片方案，逐渐得到了广泛应用。
在国内，由于对于自主可控的需求和对于芯片封装技术的逐渐提升，自主研发生产FPGA芯片已经成为国内芯片产业的一个重要方向。
国产FPGA芯片的研发生产具有以下几个显著特点：1. 自主可控：国内自主研发生产的FPGA芯片具有自主产权，不仅能够满足国内市场的需求，还可以提供可靠的技术支持和服务。
这对于满足国内高安全性和可靠性的应用领域是非常重要的。
2. 低功耗高性能：国产FPGA芯片在研发过程中注重了功耗控制和性能优化。
通过采用先进的工艺和优化的架构设计，国产FPGA芯片在保持较高计算性能的同时，能够在功耗方面有所降低，提高能效。
3. 丰富的外设接口：为了适应不同应用领域的需求，国产FPGA芯片在硬件设计上提供了丰富的外设接口。
这些接口可以与其他硬件设备进行通信，满足各种复杂的应用场景。
4. 丰富的软件开发支持：国产FPGA芯片提供了完善的软件开发支持，包括开发环境、开发工具和开发文档等。
这使得开发人员可以更加方便地进行FPGA应用的开发和调试。
5. 广泛的应用领域：国产FPGA芯片广泛应用于通信、计算、工业控制、军事电子等领域。
其灵活的编程能力和强大的计算能力使得FPGA芯片在这些领域中具有很大的优势。
虽然国产FPGA芯片在研发和生产方面取得了一定的成就，但与国际知名厂商相比，还存在一些差距。
这主要体现在技术水平、市场份额和品牌影响力等方面。
对于国内FPGA芯片产业的进一步发展，需要加大研发投入，提高技术创新能力，扩大市场份额，并积极参与国际市场竞争，争取更大的发展空间。
综上所述，国产FPGA芯片在技术创新和市场应用方面具有一定的优势和潜力。
fpga配置芯片
fpga配置芯片FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种灵活可编程的芯片，可以通过配置来实现不同的电路功能。
它拥有矩阵式的可编程逻辑单元（PLU）和可编程的连线资源（Interconnect）。
配置芯片是将特定的逻辑电路输出信号烧录到FPGA内部的存储器中，使其在运行时能够按照所需的功能来工作。
FPGA配置芯片的过程主要包括以下几个步骤：1. 设计和编写硬件描述语言（HDL）代码：首先，需要使用HDL语言（如Verilog、VHDL）来描述所需的逻辑电路功能。
HDL代码可以分为结构化编程和行为编程两种方式，具体编写的内容包括输入输出端口的定义、逻辑门的连接等。
2. 仿真和验证设计：在进行配置芯片之前，需要使用仿真工具对HDL代码进行验证，确保设计的正确性。
通过仿真可以检查逻辑电路是否按照预期工作，并可以进行调试和优化。
3. 合成：合成是将HDL代码转换为实际的逻辑电路的过程。
合成工具将HDL代码进行优化和转换，生成一个包含逻辑门和连线的网络表示。
4. 实现：在实现过程中，将逻辑网进行布局和布线，将逻辑门放置在FPGA芯片的逻辑单元中，并将它们之间的连线连接起来。
布局是指确定逻辑门在FPGA芯片上的位置，布线是指将逻辑门之间的连接线路连接起来，确保信号能够正确传输。
5. 生成比特流文件：配置芯片的最后一步是将实现的电路转化为比特流文件。
这些文件包含了逻辑门和连线的配置信息，以及其他必要的控制信号等。
6. 下载比特流文件：最后，在配置芯片的时候，需要将比特流文件下载到FPGA芯片的内存中。
下载可以通过专用的下载线缆或者其他接口来进行。
FPGA配置芯片的优点是它的可编程性和灵活性。
通过重新配置FPGA芯片，可以实现不同的电路功能，极大地提高了开发和测试的效率。
同时，FPGA配置芯片还可以减少硬件设计的成本和时间，并且能够快速响应市场需求的变化。
总的来说，FPGA配置芯片是将特定的逻辑电路功能烧录到FPGA芯片中的过程，它通过硬件描述语言的编写和优化、仿真和验证设计、合成、实现、生成比特流文件和下载等步骤来完成。
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芯片模块结构及功能知识详解
FPGA芯片模块结构及功能知识详解目前主流的FPGA仍是基于查找表技术的，已经远远超出了先前版本的基本性能，并且整合了常用功能（如RAM、时钟管理和DSP）的硬核（ASIC型）模块。
如图1-1所示（注：图1-1只是一个示意图，实际上每一个系列的FPGA都有其相应的内部结构），FPGA芯片主要由6部分完成，分别为：可编程输入输出单元、基本可编程逻辑单元、完整的时钟管理、嵌入块式RAM、丰富的布线资源、内嵌的底层功能单元和内嵌专用硬件模块。
图1-1：FPGA芯片的内部结构每个模块的功能如下：1、可编程输入输出单元（IOB）：可编程输入/输出单元简称I/O单元，是芯片与外界电路的接口部分，完成不同电气特性下对输入/输出信号的驱动与匹配要求，其示意结构如图1-2所示。
FPGA内的I/O按组分类，每组都能够独立地支持不同的I/O 标准。
通过软件的灵活配置，可适配不同的电气标准与I/O物理特性，可以调整驱动电流的大小，可以改变上、下拉电阻。
目前，I/O口的频率也越来越高，一些高端的FPGA通过DDR 寄存器技术可以支持高达2Gbps的数据速率。
图1-2：典型的IOB内部结构示意图外部输入信号可以通过IOB模块的存储单元输入到FPGA的内部，也可以直接输入FPGA 内部。
当外部输入信号经过IOB模块的存储单元输入到FPGA内部时，其保持时间（Hold Time）的要求可以降低，通常默认为0。
为了便于管理和适应多种电器标准，FPGA的IOB被划分为若干个组（bank），每个bank的接口标准由其接口电压VCCO决定，一个bank只能有一种VCCO，但不同bank的VCCO可以不同。
只有相同电气标准的端口才能连接在一起，VCCO电压相同是接口标准的基本条件。
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4或6个输入、一些选型电路（多路复用器等）和触发器组成。
FPGA芯片内部结构解析(2)
FPGA芯片内部结构解析(2)（FPGA）（芯片）内部逻辑b.3 Xilinx FPGA的内部结构——块（RAM）FPGA内嵌的存储器单元包括块RAM（BRAM）和分布式RAM。
可用于随机存取存储器（RAM）、只读存储器（（ROM））FIFO或移位（寄存器）。
分布式RAM是基于CLB的查找表，而块RAM（BRAM）是内嵌于FPGA中的双口RAM。
图1 块RAMb.4 Xilinx FPGA的内部结构——（时钟）资源FPGA内部充斥着各种各样的连线，如果我们把这些逻辑间的互联线比喻为大城市里面密密麻麻的街道和马路，那么专为快速布线而定制的时钟布线资源则是城市里的快速路。
FPGA内部的时钟布线池也是横平竖直的矩阵式排布，意图让每一条“小路”尽快的能够找到可以就近“上高速”的“匝道”。
Xilinx FPGA内部会将时钟布线资源划分到不同的“时钟区”中，每个时钟区对应一定数量的IO口数量、逻辑资源、存储器资源或（DSP）slice资源，同时也会有一个CMT（Clock management （ti）les）相对应。
b.5 Xilinx FPGA 的内部结构——（数字信号）处理块数字信号处理（Digital Signal Processing，简称DSP）块是Xilinx FPGA内部最复杂的运算单元。
DSP块是内嵌到FPGA中的算术逻辑单元（ALU），它由3个不同的链路块组成。
DSP块的算术链路由一个加减器连接到乘法器，再连接到一个乘累加器所组成。
图2 DSP资源b.6 Xilinx FPGA 的内部结构——高速串行（收发器）FPGA支持各种高速差分对，从几百MHz的普通LVDS（接口），到上GHz或数十GHz的Gbit串行收发器，可以满足各种高速数据传输的需求。
通常在FPGA器件内部提供高速的串化器和解串器，以及低时延、高速率的时钟处理单元。
在Artix7系列FPGA器件中达到6.6Gb/s的GTP Transceivers有2到16个不等，能够满足一般性的应用。
FPGA_百度百科
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参考资料：
1./ IC人际网_直接与高级工程师交流FPGA
【FPGA工作原理】
【FPGA配置模式】
【FPGA主要生产厂商介绍】
FPGA与CPLD的辨别和分类
FPGA是英文Field－Programmable Gate
Array的缩写，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD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。
4.
利用以上两个电子数据表的信息和区域兼容性准则，先分配受限制程度最大的信号到引脚上，最后分配受限制最小的。例如，你可能需要先分配串行总线和时钟信号，因为它们通常只分配到一些特定引脚。
5.
按照受限制程度重新分配信号总线。在这个阶段，可能需要仔细权衡同时开关输出(SSO)和不兼容I/O标准等设计问题，尤其是当你具有很多个高速输出或使用了好几个不同的I/O标准时。如果你的设计需要局部/区域时钟，你将可能需要使用高速总线附近的管脚，最好提前记住这个要求，以免最后无法为其安排最合适的引脚。如果某个特定块所选择的I/O标准需要参考电压信号，记住先不要分配这些引脚。差分信号的分配始终要先于单端信号。如果某个FPGA提供了片内端接，那么它也可能适用于其他兼容性规则。
对设计中给定的驱动器，动态功耗由下式计算
p=CL×V 2 DD×f
式中，CL是电容负载，VDD是电源电压，f则是开关频率。总功耗是每个驱动器功耗之总和。
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Arria II GX FPGA器件高无忌2012511009Arria®II 器件系列专为易操作性而设计。
经过成本优化的40-nm 器件系列体系结构具有低功耗、可编程逻辑引擎、以及一体化的收发器和I/O 等特性。
像PhyscialInterface for PCIExpress®(PCIe®)、Ethernet 和DDR3 存储器这样的公共接口在您的设计中可以很容易地通过Quartus®II 软件、SOPC Builder 设计软件以及Altera 所提供的多种硬/ 软知识产权(IP) 解决方案来实现。
对于要求收发器运行在高达6.375 Gbps的应用程序设计而言，Arria II GX FPGA 器件系列能够使设计变得更快更容易。
Arria II GX FPGA器件特性Arria II GX FPGA器件的关键特性如下：■40-nm 低功耗FPGA 引擎■自适应逻辑模块(ALM) 实现了业界最高的逻辑效率■八输入分段查找表(LUT)■存储器逻辑阵列模块(MLAB)，用于小型FIFO 的有效实现■高达550 MHz 的高性能数字信号处理(DSP)■可配置成9 x 9 位、12 x 12 位、18 x 18 位和36 x 36 位全精度乘法器，以及18 x 36 位高精度乘法器■硬编码的加法器、减法器、累加器和求和功能■通过Altera 的MATLAB 和DSP Builder 软件实现的完全集成的设计流程■最大系统带宽■多达24个基于全双工时钟数据恢复(CDR)的收发器，支持600 Mbps到6.375 Gbps的数据速率■专用电路，支持用于常用串行协议的物理层功能，这些串行协议包括：PCIeGen1 与PCIe Gen2、Gbps Ethernet、Serial RapidIO®(SRIO)、通用公共无线电接口(CPRI)、OBSAI、SD/HD/3G/ASI 串行数字接口(SDI), XAUI 和ReducedXAUI(RXAUI)、HiGig/HiGig+、SATA/ 串行附加SCSI(SAS)、GPON、SerialLite II、光纤通道、SONET/SDH、Interlaken、串行数据转换器(JESD204) 和SFI-5。
■采用嵌入式硬核IP模块的完整PIPE协议解决方案，嵌入式硬核IP模块提供了物理层和介质存取控制(PHY/MAC) 层，数据链路层和传输层功能性■针对高带宽系统接口进行的优化■多达726个用户I/O管脚分布在支持多种单端和差分I/O标准的多达20个模块化的I/O bank 中■高速LVDS I/O 支持，具有串化器/ 解串器(SERDES) 和运行在150 Mbps 到1.25 Gbps数据速率上的动态相位对齐(DPA) 电路■低功耗■体系结构的功耗降低技术■100 mW @ 3.125 Gbps的物理介质附加子层(PMA) 的典型功耗■集成到Quartus II 开发软件的功耗优化■高级实用性和安全特性■并行和串行配置选项■带有单端I/O 自动校准功能的片上串行(R S) 和片上并行(R T) 匹配电阻，和用于差分I/O 的片上差分(R D) 匹配电阻■256-bit 高级加密标准(AES) 编程文件加密，通过易失性和非易失性密钥存储选项实现设计安全特性■针对处理、串行协议和存储器接口的可靠IP 技术策略■低成本，易于操作的开发套件，具有高速中间连接器(HSMC) 的特性■高达1152 Mbps 数据速率的仿LVDS 输出支持Arria II GX FPGA器件体系结构Arria II GX FPGA器件含有用户定义的特性，针对成本敏感的应用作优化，并提供了多种密度、储存器、嵌入式乘法器、I/O 以及封装选项。
Arria II GX FPGA器件支持外部存储器接口，以及在无线、有线、广播、计算机、存储和军事方面所要求的I/O 协议。
Arria II GX FPGA器件从Stratix®IV 器件系列中继承了8 输入ALM, M9K 和M144K 嵌入式RAM 模块，以及高性能DSP 模块，并内嵌一个成本优化的I/O 单元和一个针对6.375 Gbps数据速率而优化的收发器。
高速收发器特性每个Arria II GX FPGA GX 器件集成了多达16 个收发器，而每个Arria II GX FPGA GZ 器件集成了多达24 个收发器，并针对成本和功耗对收发器模块进行了优化。
Arria II GX FPGA收发器支持下面的特性：■可配置的预加重和均衡，可调整的输出差分电压■灵活易配置的收发器数据通路，以实现专用协议■信号完整性特性■补偿码间干扰(ISI) 的可编程发送器预加重■用户控制的接收器均衡，具有高达7 dB(Arria II GX FPGA GX) 和16 dB(Arria II GX FPGA GZ) 高频增益■用于发送器和接收器PLL 电荷泵和电压控制振荡器(VCO) 的晶片内电源稳压器，以实现优越的抗噪性■用于发送器和接收器片上匹配(OCT) 电阻的校准电路■诊断功能■从发送串化器到接收器CDR的串行回环，以实现收发器物理编码子层(PCS)和PMA诊断■从发送器PCS 到接收器PCS 的并行回环，内置自测试(BIST) 码型生成器和验证器■pre- 和post-CDR 到发送缓冲器的反向串行回环■PCIe硬核IP 模块具有主回环和从回环性能■对协议功能的支持，例如：SONET/SDH 配置中的MSB-to-LSB 传输和PCIe配置中的扩频时钟逻辑阵列模块和自适应逻辑模块■逻辑阵列模块(LAB) 由10 个ALM、进位链、共享的算术链、LAB 控制信号、本地互联和寄存器链连接线组成■ALM 将传统的四输入LUT 体系结构扩展到8 输入LUT 体系结构，通过减少逻辑单元(LE)、逻辑电平和相关布线来提高性能■LAB 有一个派生名称MLAB,MLAB 在LAB 的基础上增加了SRAM 存储器功能■MLAB 和LAB 模块总是成对出现，支持处理高达50% 的逻辑(LAB)，以用于存储器(MLAB)嵌入式存储器模块■MLAB、M9K 和M144K 嵌入式储存器模块提供了高达20,836 Kbit 的片内储存器，能够实现540-MHz 的性能。
嵌入式储存器结构由若干列的嵌入式存储器模块组成，您能够将其作为RAM, FIFO 缓冲器和ROM 来进行配置。
■针对某些应用所进行的优化，例如：高通量数据包处理，实现视频处理功能的高清晰(HD) 线缓冲器，以及嵌入式处理器程序和数据储存。
■Quartus®II软件支持MLAB、M9K和M144存储器模块的使用，通过使用专用的宏功能向导来例化存储器，或者直接从VHDL 或者Verilog 源代码来实现存储器。
I/O 特性■包含多达20 个模块化的I/O bank■所有的I/O bank 均支持表 1–8 中所列出的多种单端和差分I/O 标准■支持可编程总线保持，可编程弱上拉电阻和可编程斜率控制■对于Arria II GX FPGA器件，通过表 1–9 列出的I/O bank 上的OCT 校准模块，对OCT 或者驱动阻抗匹配进行校准，从而实现单端I/O 标准。
■Arria II GX FPGA GX 器件在Bank 3C 和8C 上有专用的配置bank，支持采用1.8、2.5、3.0 和3.3 V 配置方案的专用配置管脚和某些两用管脚。
对于Arria II GX FPGA GZ 器件，专用配置管脚位于Bank 1A 和Bank 1C。
然而，这些不是专用配置bank ；因此，用户I/O 管脚在Bank 1A 和Bank 1C 中可用。
■每个I/O bank上的专用VCCIO、VREF和VCCPD管脚均支持参考电压I/O标准。
每个I/Obank 均能够运行在独立的V CCIO、V REF 和V CCPD 电平上。
高速LVDS I/O 和DPA■专用电路，实现150 Mbps 到1.25 Gbps数据速率的LVDS 接口■R D OCT，实现高速LVDS 接口连接■接收器中的DPA 电路和soft-CDR 电路自动对源同步接口中的channel-to-channel 和channel-to-clock 偏斜提供补偿，并支持具有运行1.25 Gbps数据速率的嵌入式时钟的异步串行接口的实现(SGMII 和GbE)■仿LVDS 输出缓冲器使用两个单端输出缓冲器以及外部电阻网络，支持LVDS、 mini- LVDS、BLVDS( 仅适用于Arria II GX FPGA GZ 器件) 和RSDS 标准。
Arria II GX FPGA器件中的I/O 特性I/O 结构在Arria II GX FPGA器件中的I/O 单元(IOE) 包含双向I/O 缓冲器和I/O 寄存器，来支持一个完全嵌入式的双向单倍数据速率(SDR) 或2 倍数据速率(DDR) 的传送。
IOE 位于Arria II GX FPGA器件外设周围的I/O 模块。
每行列I/O 模块均有多达4 个IOE。
行IOE 驱动行、列或直接链接互联。
列IOE 驱动列互联。
Arria II GX FPGA双向IOE 支持以下特性：■可编程输入延迟■可编程输出电流强度■可编程摆率■可编程总线保持■可编程上拉电阻■可编程输出延迟■开漏输出■R S OCT■R D OCT■对于Arria II GX FPGA GZ 器件的R T OCT■对于Arria II GX FPGA GZ 器件的动态OCT■PCI 钳位二极管I/O 寄存器由用于处理管脚至内核的数据的输入路径、用于处理内核至管脚的数据的输出路径和用于处理OE 信号至输出缓冲的输出使能路径组成。
这些寄存器实现更快的源同步(source-synchronous) 寄存器到寄存器(register-to-register) 的传输和重同步。
您可以旁路每个输出模块和输出使能路径。
图6-3 和图6-4 显示了Arria II GX FPGA IOE 的结构。
I/O 接口Arria II GX FPGA I/O 缓冲器支持3.3- V I/O 标准。
可以将它们用作设计中的发射器或接收器。
当Arria II GX FPGA GX 器件的V CCIO 电压由3.3 V 或3.0 V 供电，或Arria II GX FPGA GZ 器件仅由3.0 V 供电时，输出高电压(V OH)、输出低电压(V OL)、输入高电压(V IH) 和输入低电压(V IL) 电平，满足由带有裕量的EIA/JEDEC 标准JESD8- B 定义的3.3- V I/O 标准规格。