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一、FPGA的基本結構 FPGA由6部分組成，分別為可編程輸入/輸出單元、基本可編程邏輯單元、嵌入式塊RAM、豐富的布線(xiàn)資源、底層嵌入功能單元和內嵌專(zhuān)用硬核等。 每個(gè)單元簡(jiǎn)介如下： 1.可編程輸入/輸出單元（I/O單元） 目前大多數FPGA的I/O單元被設計為可編程模式，即通過(guò)軟件的靈活配置，可適應不同的電器標準與I/O物理特性；可以調整匹配阻抗特性，上下拉電阻；可以調整輸出驅動(dòng)電流的大小等。 2.基本可編程邏輯單元 FPGA的基本可編程邏輯單元是由查找表（LUT）和寄存器（Register）組成的，查找表完成純組合邏輯功能。FPGA內部寄存器可配置為帶同步/異步復位和置位、時(shí)鐘使能的觸發(fā)器，也可以配置成為鎖存器。FPGA一般依賴(lài)寄存器完成同步時(shí)序邏輯設計。一般來(lái)說(shuō)，比較經(jīng)典的基本可編程單元的配置是一個(gè)寄存器加一個(gè)查找表，但不同廠(chǎng)商的寄存器和查找表的內部結構有一定的差異，而且寄存器和查找表的組合模式也不同。 學(xué)習底層配置單元的LUT和Register比率的一個(gè)重要意義在于器件選型和規模估算。由于FPGA內部除了基本可編程邏輯單元外，還有嵌入式的RAM、PLL或者是DLL，專(zhuān)用的Hard IP Core等，這些模塊也能等效出一定規模的系統門(mén)，所以簡(jiǎn)單科學(xué)的方法是用器件的Register或LUT的數量衡量。 3.嵌入式塊RAM 目前大多數FPGA都有內嵌的塊RAM。嵌入式塊RAM可以配置為單端口RAM、雙端口RAM、偽雙端口RAM、CAM、FIFO等存儲結構。 CAM，即為內容地址存儲器。寫(xiě)入CAM的數據會(huì )和其內部存儲的每一個(gè)數據進(jìn)行比較，并返回與端口數據相同的所有內部數據的地址。簡(jiǎn)單的說(shuō)，RAM是一種寫(xiě)地址，讀數據的存儲單元；CAM與RAM恰恰相反。 除了塊RAM，Xilinx和Lattice的FPGA還可以靈活地將LUT配置成RAM、ROM、FIFO等存儲結構。 4.豐富的布線(xiàn)資源 布線(xiàn)資源連通FPGA內部所有單元，連線(xiàn)的長(cháng)度和工藝決定著(zhù)信號在連線(xiàn)上的驅動(dòng)能力和傳輸速度。布線(xiàn)資源的劃分： 1）全局性的專(zhuān)用布線(xiàn)資源：以完成器件內部的全局時(shí)鐘和全局復位/置位的布線(xiàn)； 2）長(cháng)線(xiàn)資源：用以完成器件Bank間的一些高速信號和一些第二全局時(shí)鐘信號的布線(xiàn)（這里不懂什么是“第二全局時(shí)鐘信號”）； 3）短線(xiàn)資源：用來(lái)完成基本邏輯單元間的邏輯互連與布線(xiàn)； 4）其他：在邏輯單元內部還有著(zhù)各種布線(xiàn)資源和專(zhuān)用時(shí)鐘、復位等控制信號線(xiàn)。 由于在設計過(guò)程中，往往由布局布線(xiàn)器自動(dòng)根據輸入的邏輯網(wǎng)表的拓撲結構和約束條件選擇可用的布線(xiàn)資源連通所用的底層單元模塊，所以常常忽略布線(xiàn)資源。其實(shí)布線(xiàn)資源的優(yōu)化與使用和實(shí)現結果有直接關(guān)系。 5.底層嵌入功能單元（書(shū)上舉了很多例子，不過(guò)這些東東要看具體哪個(gè)廠(chǎng)商的哪種型號的芯片上嵌有什么資源決定） 6.內嵌專(zhuān)用硬核 與“底層嵌入單元”是有區別的，這里指的硬核主要是那些通用性相對較弱，不是所有FPGA器件都包含硬核。 |
