XILINXFPGA数字系统设计FPGA介绍
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
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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_CPLD设计工具xilinxISE使用详解
1.第一章：FPGA/CPLD简介●FPGA一般是基于SRAM工艺的，其基于可编程逻辑单元通常是由查找表（LUT，look up table）和寄存器（register）组成。
其中内部的查找表通常是4输入的，查找表一般完成纯组合逻辑功能；●Xilinx可编程逻辑单元叫做slice，它由上下两部分组成，每部分都由一个register加上一个LUT组成，被称为LC（logic cell，逻辑单元），两个LC之间有一些共用逻辑，可以完成LC之间的配合工作与级连；●Altera可编程逻辑单元叫做LE（Logic Element，逻辑单元），由一个register加上一个LUT构成；Lattice的底层逻辑单元叫做PFU（programmable Function unit，可编程功能单元），它由8个LUT和9个register组成。
●Ram和dpram/spram/伪双口RAM，CAM（content addressable memory）。
Fpga中其实没有专业的rom硬件资源，实现ROM是对RAM赋初置，并且保存此初值●CAM，即内容地址储存器，在其每个存储单元都包含了一个内嵌的比较逻辑，写入cam的数据会和其内部存储的每一个数据进行比较，并返回与端口数据相同的所以内部数据的地址。
总结：RAM是一种根据地址读/写数据的存储单元；而CAM 和RAM恰恰相反，它返回的是与端口数据相匹配的内部地址。
使用很广，比如路由器中的地址交换表等等●Xilinx块ram大小是4kbit和18kbit两种结构。
Lattice块ram是9kbit●分布式ram适合用于多块小容量的ram的设计；●Dll（delay-locked loop）延迟锁定回环或者pll（phase locked loop）锁相环，可以用以完成时钟的高精度，地抖动的倍频/分频/占空比调整/移相等功能。
Xilinx主要集成的是DLL，叫做CLKDLL，在高端的FPGA中，CLKDLL的增强型模块为DCM （digital clock manager，数字时钟管理模块）。
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
XilinxFPGA介绍
目前FPGA芯片仍是基于查找表技术的，但其概念和性能已经远远超出查找表技术的限制，并且整合了常用功能的硬核模块（如块RAM、时钟管理和DSP）。
图1-1所示为Xilinx公司FPGA的内部结构示意图（由于不同系列的应用场合不同，所以内部结构会有一定的调整），从中可以看出FPGA芯片主要由 6部分组成：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，提供输入缓冲、输出驱动、接口电平转换、阻抗匹配以及延迟控制等功能，其一般示意结构如图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。
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。
xilinx数字信号处理系统设计指南pdf
xilinx数字信号处理系统设计指南pdf
《Xilinx数字信号处理系统设计指南》是一本由Xilinx公司出版的指南，旨在帮助工程师们理解和设计数字信号处理（DSP）系统。
该指南涵盖了FPGA（可编程逻辑器件）的原理和应用，以及数字信号处理算法和技术的基础知识。
该指南包含以下主要内容：
1. FPGA基础知识：介绍了FPGA的原理、结构和工作原理，以及FPGA开发环境和工具的使用方法。
2. 数字信号处理基础知识：介绍了数字信号处理的基本概念、数学模型以及常用的信号处理算法和技术，如滤波、变换等。
3. Xilinx DSP工具链：详细介绍了Xilinx提供的DSP开发工具链，包括MATLAB和Simulink与System Generator的集成、Xilinx IP核的使用等。
4. DSP系统设计实例：提供了一些实际的DSP系统设计案例，包括语音处理、图像处理、通信系统等，通过这些案例可以了解如何使用Xilinx FPGA实现复杂的DSP功能。
5. 性能优化和调试技巧：介绍了如何优化DSP系统性能，包括算法优化、数据流管理、时钟分配等方面的技巧，并提供了一些常见的问题排查和调试方法。
总之，《Xilinx数字信号处理系统设计指南》是一本深入介绍Xilinx FPGA在数字信号处理领域应用的权威指南，适合有一定FPGA和DSP基础的工程师阅读和参考。
它可以帮助读者理
解FPGA的原理和应用，掌握数字信号处理算法和技术，以及使用Xilinx开发工具链进行DSP系统设计和优化。
《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。
fpga现代数字系统设计教程——基于xilinx可编程逻辑
fpga现代数字系统设计教程——基于xilinx可编程逻辑在当今的数字系统设计领域中，基于现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array，FPGA）技术的应用日益普遍。
Xilinx是其中一家领先的FPGA厂商，其可编程逻辑芯片被广泛应用于各个领域。
本教程旨在介绍FPGA现代数字系统设计的基本概念与技术，重点关注基于Xilinx可编程逻辑的实践应用。
一、引言FPGA是一种可重构的硬件平台，具有高度的灵活性与可定制性。
通过不同的配置，FPGA可以实现各种数字电路功能，比如逻辑运算、数字信号处理、嵌入式系统等等。
Xilinx提供了一套完整的开发工具与设计流程，使得FPGA的设计与实现更加高效与简便。
二、FPGA基础知识介绍1. FPGA的基本结构与工作原理在FPGA中，逻辑资源（如逻辑门、寄存器）通过可编程的内部连接资源相互连接，形成不同的数字电路。
FPGA采用按位编程的方式，通过配置存储器将逻辑连接进行设定，从而实现不同的功能实现。
2. Xilinx系列FPGA概述Xilinx公司生产的FPGA主要分为Artix、Kintex、Virtex等系列，每个系列有不同的性能与资源规模适用于不同的应用场景。
本节将介绍主要的Xilinx系列FPGA及其特点。
三、FPGA设计实践1. 集成开发环境（Integrated Development Environment，IDE）概述设计FPGA系统需要使用特定的软件工具，例如Xilinx提供的Vivado开发环境。
本节将介绍Vivado的基本功能与使用方法。
2. 基于Xilinx可编程逻辑的数字电路设计通过Vivado IDE，我们可以使用硬件描述语言（HDL）如VHDL或Verilog来描述数字电路。
本节将介绍如何使用HDL进行FPGA设计，包括逻辑门设计、时序控制、状态机设计等。
3. FPGA系统集成设计除了单个模块的设计，FPGA设计还需要进行系统级集成。
fpga知识点
fpga知识点
FPGA（Field-Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列，是
在PAL、PLA和CPLD等可编程器件的基础上进一步发展起来的一种更
复杂的可编程逻辑器件。
它是ASIC领域中的一种半定制电路，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有限的缺点。
FPGA的基本结构包括可编程输入输出单元、可配置逻辑块、数字时钟
管理模块、嵌入式块RAM、布线资源、内嵌专用硬核、底层内嵌功能单元。
FPGA的设计流程包括算法设计、代码仿真以及设计、板级调试，设计
者根据实际需求建立算法架构，利用EDA建立设计方案或HDL编写设
计代码，通过代码仿真保证设计方案符合实际要求，最后进行板级调试，利用配置电路将相关文件下载至FPGA芯片中，验证实际运行效果。
由于FPGA需要被反复烧写，它实现组合逻辑的基本结构不可能像ASIC 那样通过固定的与非门来完成，而只能采用一种易于反复配置的结构，查找表（Look Up Table，LUT），可以很好地满足这一要求。
LUT实质就是一个RAM，由布尔代数理论可知，对于一个n输入的逻辑运算，最多产生2^n个不同的组合。
所以，如果预先将相应的结果保存在一个
存储单元中，就相当于实现了与非门电路的功能。
以上信息仅供参考，建议查阅专业书籍或者咨询专业人士了解更多信息。
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现代数字系统设计基于ilinx可编程逻辑器件与Vivado平台
目录分析
目录分析
《FPGA现代数字系统设计基于ilinx可编程逻辑器件与Vivado平台》是一本 深入浅出地介绍FPGA（现场可编程门阵列）设计和实现的书籍。作为一本专注于 Xilinx可编程逻辑器件和Vivado平台的书籍，其目录结构也反映了这一核心内容。 以下是该书的目录分析：
目录分析
这部分内容主要介绍了FPGA的基本概念、发展历程以及在数字系统设计中的 应用。还简要介绍了Xilinx公司及其产品，为后续深入学习打下基础。
精彩摘录
“在FPGA设计中，测试和验证是不可或缺的一环。通过充分的测试，我们可 以确保设计的正确性和可靠性。”
精彩摘录
“随着技术的不断发展，FPGA设计也在不断演进。未来，FPGA将在人工智能、 物联网、云计算等领域发挥更加重要的作用。因此，学习和掌握FPGA设计对于数 字系统设计师来说具有重要意义。”
目录分析
在这一部分，作者进一步探讨了高级的FPGA设计技术，包括高层次综合、者在实现复杂数 字系统的同时，优化设计性能和功耗。
目录分析
最后一部分内容以实际案例分析结束，包括几个具有代表性的FPGA设计项目。 通过这些案例的分析，读者可以更好地理解前面所学知识在实际项目中的应用。
目录分析
这一章详细介绍了Vivado设计套件，包括其功能、界面、以及在FPGA设计中 的重要性。通过这一章，读者可以了解如何使用Vivado进行FPGA设计的整个流程。
目录分析
在这一部分，作者深入探讨了数字系统设计的基础知识，包括逻辑门、触发 器、寄存器、以及基本的组合和时序逻辑电路。这些知识为后续的FPGA设计提供 了理论支持。
目录分析
这一章详细介绍了使用Vivado进行FPGA设计的整个流程，包括设计输入、综 合、实现以及生成比特流等步骤。还介绍了如何进行时序分析以及优化设计。
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。
XILINX FPGA选型详解
SLICEM中的函数生成器(LUTs)可以实现为同步RAM资源，
也称为分布式RAM。一个SLICEM中的多个LUT可以以 各种方式组合在一起，以存储每个SLICEM最多512位的 大量数据。多个切片可以组合起来创建更大的内存。
Maximum Distributed
RAM
Block RAM/FIFO w/ECC
存储的资源介绍可以参考：UG57CMT： 一个CMT包含一个混合模式时钟管理器 （MMCM）和两个锁相环；MMCM是用于 大范围频率的频率合成的主要块，并作为 外部或内部时钟的抖动滤波器，以及 deskew时钟和其他功能的广泛范围。PLL 的主要目的是为PHY I/Os提供时钟，但也 可以用于以有限的方式对设备中的其他资 源进行时钟。
基于SRAM的FPGA
这类产品是基于SRAM结构的可再配置型器件，通电时要将配 置数据读入片内SRAM中，配置完成就可进入工作状态。断电 后SRAM中的配置数据丢失，FPGA内部逻辑关机也随之消失， 这种基于SRAM的FPGA可反复使用。
01
反熔丝FPGA
采用反熔丝编程技术的FPGA内部具有反熔丝阵 列开关结构，其逻辑功能的定义由专用编程器根 据设计实现所给出的数据文件，对其内部反熔丝 真累进行烧录，从而使器件实现相应的逻辑功能。 这种器件的缺点是只能一次性编程，有点是具有 高抗干扰性和低功耗，适合于要求高可靠性、高 保密性的定型产品。
• Spartan7系列是7系列中拥有最低的价格、最低的功耗、最小的尺寸以及最低的设计难度，一些低端应用中极为合适 • Artix7系列是7系列中相对Spartan7系列则增加了串行收发器和DSP功能，其逻辑容量也更大，适合逻辑一些稍微复杂
的中低端应用
• Kintex7系列是7系列中在所有系列中拥有最佳的性价比，无论是硬核数量还是逻辑容量，都能满足中低端、以及部 分高端应用需求
FPGA硬件电路设计及FPGA平台介绍
FPGA硬件电路设计及FPGA平台介绍FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，通过在硬件电路中配置逻辑元件和互连资源来实现特定功能。
相比于专用集成电路（ASIC），FPGA具有灵活性、可重构性和可编程性的优势，适用于需要频繁修改或定制的应用场景。
1.需求分析：明确目标应用的功能和性能需求，包括输入输出接口、处理算法和时序要求等。
2.架构设计：根据需求分析，设计FPGA电路的系统级架构，确定各个模块之间的功能关系和数据流。
3.模块设计：将系统级架构划分为若干个功能模块，对每个模块进行详细设计，包括模块功能、接口定义和内部逻辑电路的设计。
4.时序设计：对FPGA电路进行时序约束和分析，保证各个模块之间的时序关系和时序容限满足系统要求。
5. 逻辑综合：将设计的RTL（Register Transfer Level，寄存器传输级）描述转化为门级电路网表，在逻辑综合阶段可以对电路进行优化。
6.物理布局：将逻辑电路的网表转化为物理布局，在硬件电路中确定各个逻辑元件和互连线的具体位置。
7.静态时序分析：通过静态时序分析工具对布局完成的电路进行时序验证，保证时序约束满足需求。
FPGA平台是指进行FPGA硬件电路设计的基础工具和开发平台。
常见的FPGA平台有Xilinx、Altera等厂商提供的开发工具和FPGA开发板。
以下是对两个常见的FPGA平台的介绍：1. Xilinx：Xilinx是一家全球领先的可编程逻辑器件和开发工具提供商。
Xilinx的FPGA产品系列包括Zynq、Spartan、Virtex等多个系列，分为低端、中端和高端，适用于不同的应用场景和性能需求。
对于FPGA硬件电路设计，Xilinx提供了Vivado开发套件，包括设计工具、仿真工具和调试工具等，方便用户进行设计、验证和调试。
2. Altera（Intel FPGA）：Altera是一家全球领先的可编程逻辑器件和高速通信解决方案提供商，2024年被英特尔收购并更名为Intel FPGA。
FPGA概述范文
FPGA概述范文
一、FPGA概述
FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可在現場配置的可
编程门阵列，是一块由成百上千个可编程逻辑门阵列（PLAs），可编程连
接器（PLCs）和其他特定型号可编程器件组成的结构化并行解决方案，可
用于设计解决复杂系统集成的特定任务。
与普通可编程器件（CPLDs）不同，FPGA可重新配置以解决多种不同的问题，可以大大提高设计周期和
制造成本，比传统硬件芯片更具灵活性。
二、FPGA的应用范围
FPGA的主要应用范围主要是：
1、通讯：FPGA可广泛应用于无线通信，其中包括5G高速无线设备，传输系统，调制解调器，路由器，网络交换机等。
2、数字图像：FPGA可以用于图像采集，处理和显示系统，包括数字
影像处理，视频转换，图像识别，图像采集，视频编解码和视频监控等。
3、军事：FPGA可以用于航空电子，航天，汽车航天，防御，舰船，
无人机等军事领域。
4、车载电子：FPGA可以用于电子控制器，安全系统，汽车电子，无
线通信系统，监控系统，汽车诊断等。
5、工业自动化：FPGA可以用于机器人，机床，CNC，SCARA机器人控制，工厂自动化，电梯控制等。
6、电力电子：FPGA可以用于调速。
FPGA介绍
FPGA介绍FPGA（Field－Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPL D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简介背景目前以硬件描述语言（Verilog 或 VHDL）所完成的电路设计，可以经过简单的综合与布局，快速的烧录至 FPGA 上进行测试，是现代 IC 设计验证的技术主流。
这些可编辑元件可以被用来实现一些基本的逻辑门电路（比如AND、OR、XOR、NOT）或者更复杂一些的组合功能比如解码器或数学方程式。
在大多数的FPGA里面，这些可编辑的元件里也包含记忆元件例如触发器（Flip－flop）或者其他更加完整的记忆块。
系统设计师可以根据需要通过可编辑的连接把FPGA内部的逻辑块连接起来，就好像一个电路试验板被放在了一个芯片里。
一个出厂后的成品FPGA的逻辑块和连接可以按照设计者而改变，所以FPGA可以完成所需要的逻辑功能。
FPGA一般来说比ASIC（专用集成芯片）的速度要慢，无法完成复杂的设计，而且消耗更多的电能。
但是他们也有很多的优点比如可以快速成品，可以被修改来改正程序中的错误和更便宜的造价。
厂商也可能会提供便宜的但是编辑能力差的FPGA。
因为这些芯片有比较差的可编辑能力，所以这些设计的开发是在普通的FPGA上完成的，然后将设计转移到一个类似于ASIC的芯片上。
另外一种方法是用CPLD（复杂可编程逻辑器件备）。
CPLD与FPGA的关系早在1980年代中期，FPGA已经在PLD设备中扎根。
CPLD和FPGA包括了一些相对大数量的可以编辑逻辑单元。
CPLD逻辑门的密度在几千到几万个逻辑单元之间，而FPGA通常是在几万到几百万。
CPLD和FPGA的主要区别是他们的系统结构。
CPLD是一个有点限制性的结构。
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硬件电路设计及FPGA平台介绍
Spartan 3
密度优化的，适用于数据综合处理
Spartan 3E
逻辑优化的，适用于逻辑集成和嵌入式控制
Spartan 3A
IO优化的，适用于多IO应用，如桥接，存储器接口
Spartan 3AN
非易失的，适用于空间受限的设计
Spartan 3A DSP DSP应用优化，适用于DSP相关应用
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主流低端器件Spartan 6 —— 45nm 低成本、低功耗FPGA系列
Spartan-6 LX
具有逻辑优化的
Spartan-6 LXT 具有高速串行数据连接
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Spartan-6 LX的基本特性 1、基于双寄存器、6输入查找表的slice 2、IO支持1.2V~3.3V的多种电平和多种接口标准；每对差分IO传输速度
3、外部存储器接口:支持DDR3、DDR2、QDR II、QDR、RLDRAM和RLDRAM等外 部DRAM和SRAM接口，速度可到533M/Hz
4、DSP模块:具有1360个18位 x 18位乘法器，可灵活配置为多种模式。
5、高速IO支持:支持可编程摆率、驱动能力、输出延时和OCT等功能，经过 优化后的LVDS IO性能在150M~1.6G之间
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Spartan-6 LXT的附加特性 1、集成了高速GTP串行收发器，最高速率为3.125Gb/s,接口类型包括SATA，
PCI-E，1G 以太网， DisplayPort， OBSAI, CPRI, EPON等。 2、为PCI Express设计集成了Endpoint block。
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主流高端器件Virtex5—— 65nm 高端高性能FPGA系列
现代平台级FPGA还会包括以下可选资源：
xilinx fpga命名规则
xilinx fpga命名规则FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种基于可编程逻辑门阵列的半导体器件，可以在电路设计中灵活地配置和重新配置逻辑电路。
Xilinx是FPGA芯片的领先厂商之一，其产品名称命名规则如下：1.系列名称Xilinx的FPGA芯片按照其应用领域分类，分为不同系列。
如：• Kintex系列：主要用于高性能、中等规模的系统，例如视频处理、通信和数据中心应用。
• Artix系列：主要用于低功耗、低成本的应用，例如移动设备、嵌入式设备等。
2.版本代号每一款FPGA芯片都有自己的版本代号，这是由Xilinx决定的。
一般来说，版本代号是由几个英文字母和数字组成的。
例如 Virtex-6芯片的版本代号为“XC6VLX240T”，其中XC6表示该款芯片属于Virtex-6系列，VLX表示其应该的用途（high-performance FPGA），240表示该芯片的规模，T则表示其封装形式。
3.封装封装是芯片的外观形式，一般是指芯片的引脚封装形式和器件级封装形式。
Xilinx的FPGA芯片有多种封装形式，主要包括：• BGA：球形网格阵列，是一种高密度封装形式，适用于高密度、小体积的应用。
• QFP：直体封装，是一种经典的引脚封装形式，通常用于中间规模、低功耗的应用。
4.速度级别Xilinx的FPGA芯片有不同的速度级别，可以根据使用场景和应用需求进行选择。
速度级别可以使用数字或字母来表示，例如Virtex-6的速度级别包括：• Virtex-6 LX：普通速度，适用于低功耗应用。
总结Xilinx FPGA芯片的命名规则十分规范，以便于不同应用场景的用户根据自己的需求进行选择。
对于电路设计师来说，熟悉Xilinx FPGA芯片的命名规则，可以帮助他们更好地选择和使用适合自己需求的FPGA芯片。
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FPGA由可配置逻辑模块CLB(Configutable Logic Blocks) 、 输 入 输 出 模 块 IOB(Input/Output Blocks) 和 互 连 资 源 ICR(Interconnect Capital Resource)以及一个用于存放编程数据的静态存储 器 SRAM 组 成 。 其 中 CLB 的 基 本 组 成 单 元 为 Slice(由查找表和触发器构成的单元)
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一 FPGA特性及功能介绍-FPGA发展历史
早期的可编程器件，包括：
➢ 可 编 程 只 读 存 储 器 PROM （ Programmable Read Only Memory）；特点在于：
一是只能进行一次编程 二是空白PROM价格低廉，高成本ROM制作之前的
数据原型测试的最佳选择
➢ 紫外线可擦除只读存储器EPROM（Erasable Programmable Read Only Memory）；特点在于：
二 XILINX公司及其FPGA产品-spartan系列
• Spartan-3A延伸系列FPGA平台对比
系统要求
3A
多功能嵌入式处 是ash存储
单芯片非易失性
高性能DSP性能
增强型电源管理 是
3AN 是
是 是 是 是
是
3A DSP 是 是 是
是 是
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可进行多次编程 只读，EPROM芯片，命名时一般以27开头，前面添
加生产厂商，如TMS27C512-60
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2
一 FPGA特性及功能介绍-FPGA发展历史
➢电 可 擦 除 只 读 存 储 器 EEPROM （ Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）； 特点在于：
内容介绍
• 1、FPGA特性及功能介绍 • 2、XILINX公司简介及其FPGA产品介绍 • 3、XILINX-FPGA开发环境介绍 • 4、基于XILINX-FPGA的硬件逻辑设计介绍 • 5、基于XILINX-FPGA的嵌入式系统设计介
绍 • 6、课程安排介绍
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传统的半导体公司仅有几百个客户，而Xilinx在全 世界有7500多家客户以及50000多个设计开端，其 中包括EMC、IBM、Nokia、Motorola、Siemens、 Sony、Sun Microsystem、Cisco Systems等等。
总部设于加利福利亚圣何塞市，为NASDAQ上市 公司。
✓FPGA生产厂商
➢Altera ➢XILINX ➢Lattice ➢Actel ➢Cypress
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一 FPGA特性及功能介绍-FPGA特性及优势
✓基于查找表技术 ✓采用FPGA设计ASIC电路，用户不需要投片生
产，就能得到合适的芯片 ✓FPGA可作为其他全定制或半定制ASIC电路的
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二 XILINX公司及其FPGA产品
作为全球领先的可编程逻辑完整解决方案供应商， 其研发、制造并销售范围广泛的高级集成电路、 软件设计工具(ISE12.3官方发布最高版本)以及作 为预定义系统级功能的IP(Intellectual Property)核。 客户使用Xilinx及其合作伙伴的自动化软件和IP核 对器件进行编程，从而完成特定的逻辑操作。
中试样片 ✓FPGA内部拥有丰富的触发器和I/O引脚 ✓FPGA是ASIC电路中设计周期最短、开发费用
最低、风险最小的器件之一
✓FPGA采用高速CHMOS工艺，功耗低，可以与 CMOS、TTL电平兼容（高低电平标准不一）
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一 FPGA特性及功能介绍-FPGA主要结构
财富杂志2003年“100家最适合工作的企业”排名 中，Xilinx名列第四位，并被广泛认为是半导体行 业中管理最佳、财务状况良好的高科技企业。
旧金山编年史也把Xilinx选为硅谷最适合工作的五 十家企业之一。
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二 XILINX公司及其FPGA产品-spartan系列
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一 FPGA特性及功能介绍-FPGA主要结构
e.g Spartan-II系列
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二 XILINX公司及其FPGA产品
Xilinx公司成立于1984年，首创了现场可编程逻辑 阵列(FPGA)这一创新性的技术，并于1985年首次 推 出 商 业 化 产 品 。 目 前 Xilinx 满 足 了 全 世 界 对 FPGA产品一半以上的需求。
产品分类
✓ Spartan系列：侧重于低成本应用，容量中等，可以满足一 般的逻辑设计要求；
e.g Spartan-II系列给用户提供了高性能、丰富的逻辑资源和 充足的特征集，该系列家族中的六大成员其系统门级密度 达到了从15000到200000不等。
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二 XILINX公司及其FPGA产品-virtex系列
✓ Virtex系列：侧重于高性能应用，容量较大，可 以满足各式各样的高端应用。当前Virtex系列包括 了Virtex-II，Virtex-4，Virtex-5,以及最新的Virtex6。各个系列都有针对不同应用的版本，比如说 DSP算法的，嵌入式系统设计的。 e.g ：Virtex-II FPGA采用0.15um、1.5v工艺技术制 造而成，拥有420M内部时钟，840Mb/s可编程I/O 块，具有强大的计算存储能力。
一是可多次编程 二是可在线编程，常用操作接口方式I2C,SPI接口
✓ 20世纪70年代，出现可编程阵列逻辑(PAL,
Programmable Array Logic)和可编程逻辑阵 列(PLA, Programmable Logic Array)
➢PAL，命名规则PAL16L8-2CJ，包括输入数， 输出数，输出方式，速度，功耗，封装形式， 温度
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一 FPGA特性及功能介绍-FPGA发展历史
✓20世纪80年代，Altera与Xilinx公司分别推 出 CPLD(Complex Programmable Logic Device) 和 FPGA 器 件 (Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)