1.2 FPGA概述

本文详细介绍了FPGA的主要模块,包括可编程输入输出单元(IOB)、可配置逻辑块(CLB)、数字时钟管理模块(DCM)、嵌入式块RAM(BRAM)和丰富的布线资源等。FPGA相较于CPLD,具有更高的灵活性、更复杂的布线结构和逻辑实现,适合于时序逻辑和触发器丰富的设计。同时,FPGA的IP核分为软核、固核和硬核,提供不同级别的灵活性和性能保证。

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1、FPGA的主要模块

1.1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。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。

 

1.2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。开关矩阵是高度灵活的,可以对其进行配置以便处理组合逻辑、移位寄存器或RAM。

Slice是Xilinx公司定义的基本逻

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