FPGA基础 之逻辑单元

逻辑单元在FPGA内部，是用于完成用户逻辑的最小单元

 

逻辑单元在ALTERA叫作(Logic Element, LE )        LE, 在XILINX里叫做LC(LOGIC CELL)

1. 逻辑单元与逻辑阵列

a)         逻辑单元在FPGA内部，用于完成用户逻辑的最小单元。一个逻辑阵列包含16个逻辑单元以及一些其他资源，在一个逻辑阵列内部的16个逻辑单元有更为紧密的联系，可以实现特有的功能。

一个逻辑单元主要由以下部件组成：一个四输入的查询表（LookUpTable,LUT）,一个可编程的寄存器，一条进位链，一条寄存器级连链。

查找表： 用于完成用户需要的主要逻辑功能，CYCLONE  系列的查找表是四输入一输出的，可以完成任意的4输入1输出的组合逻辑。

可编程寄存器：可以配置成D,T,JK,SR等触发器。每个寄存器包含4个输入信号，数据输入，时钟输入，时钟使能，复位输入。

一个逻辑单元包含3个输出，两个用于驱动行链接，列连接、直接连接，另外一个用于驱动本地互联。 这三个输出是相互独立的。输出信号可以来自于查询表也可以来自于寄存器。

一个LE主要由两部分组成：查找表LUT+可编程寄存器：

  1.本地互连通路

逻辑阵列的重要组成部分，芯片级设计思路上的考虑与节省我们就不讨论，从实际运用出发，直接看看这个互连通路是干什么用的。本地互连通路提供了一种逻辑阵列内部的连接方式， 逻辑阵列内部还包含一种对外的高速连接通路，称之为直接连接通路。 
直接连接通路连接的是相邻的逻辑阵列，或者与逻辑阵列相邻的M4K存储器块、乘法器、锁相环等。 
CYCLONEⅡ系列FPGA的逻辑单元有两种工作模式：普通模式和算数模式。 普通模式适合于一般的逻辑运算。算数模式适用于实现加法器、计数器、累加器、比较器等。 
逻辑阵列的主体是16个逻辑单元，另外还有一些逻辑阵列内部的控制信号以及互连通路。前面所讲的互联通路和直接连接通路就是逻辑阵列中的部分。 
逻辑阵列还包括一些控制信号：两个时钟信号，两个时钟使能信号，两个异步复位信号，一个同步复位信号，一个同步加载信号。 
2.内部连接通路 
  在FPGA内部存在各种连接通路，连接不同的模块，比如逻辑单元之间、逻辑单元与存储器之间。FPGA内部资源是按照行列的形式排列的，所以连接通路也分 为行列的。 行连接又分为R4连接、R24连接和直接连接。R4连接就是连接4个逻辑阵列，或者3个逻辑阵列和1个存储块， 或者3个逻辑阵列和1个乘法器。简单地说就是连接4个模块吧。R24就是24个模块。列连接是C4，C16，含义不用说了吧，是连接4个模块和16个模 块。