FPGA(Field-Programmable Gate Array), 即現場可編程門陣列,它是在PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎上進一步發展的產物。它是作為專用集成電路(ASIC)領域中的一種半定制電路而出現的,既解決了定制電路的不足,又克服了原有可編程器件門電路數有限的缺點
一、FPGA工作原理
FPGA采用了邏輯單元陣列LCA(Logic Cell Array)這樣一個概念,內部包括 可配置邏輯模塊CLB(Configurable Logic Block)、輸出輸入模塊IOB(Input Output Block)和內部連線(Interconnect)三個部分。 現場可編程門陣列(FPGA)是可編程器件,與傳統邏輯電路和門陣列(如PAL,GAL及CPLD器件)相比,FPGA具有不同的結構。
FPGA利用小型查找表(16×1RAM)來實現組合邏輯,每個查找表連接到一個D觸發器的輸入端,觸發器再來驅動其他邏輯電路或驅動I/O,由此構成了既可實現組合邏輯功能又可實現時序邏輯功能的基本邏輯單元模塊,這些模塊間利用金屬連線互相連接或連接到I/O模塊。FPGA的邏輯是通過向內部靜態存儲單元加載編程數據來實現的,存儲在存儲器單元中的值決定了邏輯單元的邏輯功能以及各模塊之間或模塊與I/O間的聯接方式,并最終決定了FPGA所能實現的功能,FPGA允許無限次的編程。
二、FPGA基本特點:
1) 采用FPGA設計ASIC電路(專用集成電路),用戶不需要投片生產,就能得到合用的芯片。
2) FPGA可做其它全定制或半定制ASIC電路的中試樣片。
3) FPGA內部有豐富的觸發器和I/O引腳。
4) FPGA是ASIC電路中設計周期最短、開發費用最低、風險最小的器件之一。
5) FPGA采用高速CMOS工藝,功耗低,可以與CMOS、TTL電平兼容。
三、主要FPGA生產廠商
1) Xilinx 開發平臺是ISE、Vivado
2) Altera 開發平臺是Quartus II
3) Actel 開發平臺是Libero
4) Lattice
5) Atmel
四、FPGA基礎——編程語言 and 開發工具
1)、熟練掌握硬件編程語言-verilog(推薦)
2)、熟練使用FPGA的常用開發工具
3)、學會上網查資料
4)、多逛論壇,與他人交流
五、推薦FPGA學習論壇
明德揚FPGA論壇(http://www.fpgabbs.cn/)
六、國內FPGA課程專業培訓機構:明德揚科教http://www.cqqtmy.cn/
七、FPGA的應用領域
當前FPGA的最火的應用是FPGA云服務器,人工智能,云計算,航空航天,數字信號處理,圖像處理,AI,機器學習,通信(3G、4G、5G)等。
