1.1 PLD、FPGA概述

1 、常见的简称：

FPGA ：现场可编程门阵列，Field－Programmable Gate Array

PLD ：可编程逻辑器件，programmable logic device

ASIC ：专用集成电路，Application Specific Integrated Circuit

LUT ：查找表，Look-Up-Table

CLB ：可配置逻辑块，Configurable Logic Block

 

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2、可编程逻辑器件PLD

可编程逻辑器件（PLD）是厂家作为一种通用型器件生产的半定制电路，用户利用软件和硬件开发工具对器件进行设计和编程，通过配置、更改器件内部逻辑单元和连接结构，从而实现所需要的逻辑功能。

2.1 PLD优点：

可编程逻辑器件（CPLD）可在任何时间改变，从而完成许多种不同的功能。设计人员可利用价格低廉的软件工具快速开发、仿真和测试其设计。 然后，可快速将设计编程到器件中，并立即在实际运行的电路中对设计进行测试。另一个关键优点是在设计阶段中客户可根据需要修改电路，直到对设计工作感到满意为止。 这是因为PLD基于可重写的存储器技术--要改变设计，只需要简单地对器件进行重新编程。 一旦设计完成，客户可立即投入生产，只需要利用最终软件设计文件简单地编程所需要数量的PLD就可以了。

2.2 PLD主要类型

可编程逻辑器件的两种主要类型是：现场可编程门阵列（FPGA）和复杂可编程逻辑器件（PLD）。

在这两类可编程逻辑器件中，FPGA提供了最高的逻辑密度、最丰富的特性和最高的性能。 现在最新的FPGA器件，如Xilinx Virtex系列中的部分器件，可提供八百万"系统门"（相对逻辑密度）。 这些先进的器件还提供诸如内建的硬连线处理器（如IBM Power PC）、大容量存储器、时钟管理系统等特性，并支持多种最新的超快速器件至器件（device-to-device）信号技术。 FPGA被应用于范围广泛的应用中，从数据处理和存储，以及到仪器仪表、电信和数字信号处理等。

PLD有可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程存储器(EPROM)、可编程逻辑阵列(简称PLA)、可编阵列逻辑(简称PAL)和通用阵列逻辑(简称GAL)等几种。

                             (按器件集成度的粗暴划分方法)

2.2.1 按器件结构类型划分：

（1）：乘积项结构器件。其基本结构为“与-或阵列”的器件。简单PLD、EPLD及CPLD都属于此类器件

（2）：查找表结构器件。其基本结构类似于“门阵列”的器件，它由简单的查找表组成可编程逻辑门，再构成阵列形式。大多数FPGA都属于此类器件。

2.2.2 根据其掉电后重新上电能否保持变成信息划分

（1）：CPLD。掉电后重新上电还能持编程信息的器件。

（2）：FPGA。掉电后不能保持编程信息的器件。

 

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3 、FPGA基本知识

目前，主流FPGA都采用基于SRAM工艺的查找表结构。由存放在片内RAM 中的程序来设置其工作状态的，因此，工作时需要对片内的RAM 进行编程。用户可以根据不同的配置模式，采用不同的编程方式。

需要在使用时外接一个片外存储器以保存程序。上电后，FPGA把外部存储器中的数据读入片内RAM，完成配置后，进入工作状态；掉电后，FPGA的内部逻辑消失。

因此，FPGA 能够反复使用。FPGA 的编程无须专用的FPGA 编程器，只须用通用的EPROM、PROM 编程器即可。这样，同一片FPGA，不同的编程数据，可以产生不同的电路功能。因此，FPGA 的使用非常灵活。

3.1 查找表

LUT本质就是一个RAM，常见的是4输入或者6输入。可看成一下有4(或6)位地址线的16x1（或64x1）的RAM。用户通过HLD语言描述一个逻辑电路，FPGA开发软件计算后把真值表写进RAM。相当于一个N选1的数据选择器。

这样对输入信号进行逻辑运算就相当于输入一个地址进行查表，找出并输出地址对应的内容。如果把输出的D触发器旁路而直接输出，则便实现了组合逻辑，反之，如果有D触发器则实现了时序逻辑。

3.2  结构

（1）乘积项结构

左图就是所谓的乘积项结构，它实际上就是一个与或结构。可编程交叉点一旦导通，则实现了“与”逻辑，后面带有一个固定编程的“或”逻辑，这样就形成了一个组合逻辑。

右图实现了

 

               

 

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