电子发烧友网 > 可编程逻辑 > 正文

关于FPGA芯片结构的简单介绍

2020年01月20日 09:41 次阅读

(文章来源:OFweek)

FPGA是英文Field Programmable Gate Array的缩写,即现场可编程门阵列,它是在PAL、GAL、EPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的,既解决了定制电路的不足,又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点

FPGA芯片主要由三部分组成,分别是IOE(input output element,输入输出单元)、LAB(logic array block,逻辑阵列块,对于Xilinx称之为可配置逻辑块CLB)和Interconnect(内部连接线)。

IOE是芯片与外部电路的物理接口,主要完成不同电气特性下输入/输出信号的驱动与匹配要求,比如从基本的LVTTL/LVCMOS接口到PCI/LVDS/RSDS甚至各种各样的差分接口,从5V兼容到3.3V/2.5V/1.8V/1.5V的电平接口,下面是ALTERA公司的Cyclone IV EP4CE115F29设备的IOE结构

关于FPGA芯片结构的简单介绍

FPGA的IOE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,可匹配不同的电器标准与IO物理特性,而且可以调整驱动电流的大小,可以改变上/下拉电阻,Cyclone IV设备有8个IO blank(组),见下图:

关于FPGA芯片结构的简单介绍

LAB是FPGA的基本逻辑单元,其实际的数量和特性依据所采用的器件的不同而不同,EP4CE115F29设备的每个LAB的布局包括16个LE、LAB控制信号、LE carry chains、Register chains和Local interconnect,其LAB结构图如下:

关于FPGA芯片结构的简单介绍

LE是Cyclone IV设备最小的逻辑单元,每个LE主要有LUT和寄存器组成的,

关于FPGA芯片结构的简单介绍

查找表LUT(Look-Up-Table)其本质是一个静态存储器SRAM,目前FPGA多采用4输入的LUT,每个LUT可以看作一个有4位地址线的16x1的RAM。当我们通过原理图或HDL语言描述了一个逻辑电路后,FPGA开发软件会自动计算逻辑电路的所有可能的结果,并把结果事先写入RAM。这样,在FPGA工作时,每输入一个信号进行逻辑运算就等于输入一个地址进行查表,找出地址对应的内容,然后输出。

关于FPGA芯片结构的简单介绍

FPGA内部连接线很丰富,根据数据手册的描述,主要有图3中的Row interconnect、column interconnect、Direct link interconnect、和Local interconnect和Register chain interconnect(寄存器之间连接的连接线)。

内部连接线联通FPGA内部的所有单元,而连线的长度和工艺决定着信号再连接线上的驱动能力和传输速度。在实际开发中,设计者不需要直接选择连接线,布局布线器可自动地根据输入逻辑网表(这由综合生成)的拓扑结构和约束条件选择连接线来连通各个逻辑单元,所以,从本质上来说,布线资源的使用方法和设计的结果有密切和直接、直接的关系。
       (责任编辑:fqj)

下载发烧友APP

打造属于您的人脉电子圈

关注电子发烧友微信

有趣有料的资讯及技术干货

关注发烧友课堂

锁定最新课程活动及技术直播

电子发烧友观察

一线报道 · 深度观察 · 最新资讯
收藏 人收藏
分享:

评论

相关推荐

小梅哥FPGA设计思想与验证方法视频教程

刚刚录制了一个fpga开发流程的视频,该视频为投石问路,主要是想听听大家对于小梅哥在录制视频时需要注意的内容以及希望系列
发烧友学院发表于 2016-03-24 00:00 37952次阅读
小梅哥FPGA设计思想与验证方法视频教程

详细介绍基于HDL的FPGA开发流程

原理图和HDL(Hardware description language,硬件描述语言)是两种最常....
发表于 2020-01-20 09:35 0次阅读
详细介绍基于HDL的FPGA开发流程

FPGA的用途以及它与CPLD的不同之处

FPGA/CPLD能完成任何数字器件的功能,上至高性能CPU,下至简单的74电路,都可以用FPGA/....
发表于 2020-01-20 09:29 0次阅读
FPGA的用途以及它与CPLD的不同之处

从多角度来分析FPGA与CPLD的区别

CPLD主要是由可编程逻辑宏单元(LMC,LogicMacroCell)围绕中心的可编程互连矩阵单元....
发表于 2020-01-20 08:40 5次阅读
从多角度来分析FPGA与CPLD的区别

【雨的FPGA笔记】基础实践-------串口程序

内容        实现的是简单的PC机和FPGA的通信,实现一个简单的数据传回实验, 串口是按b...
发表于 2020-01-19 12:54 139次阅读
【雨的FPGA笔记】基础实践-------串口程序

FPGA的简介发展历和使用等基础知识讲解

随着云计算,大数据和人工智能技术应用,单靠CPU已经无法满足各行各业的算力需求。海量数据分析、机器学....
发表于 2020-01-19 10:15 121次阅读
FPGA的简介发展历和使用等基础知识讲解

matlab与FPGA无线通信、FPGA数字信号处理系列(4)—— Vivado DDS 与 FIR IP核设计 FIR 滤波器系统

本讲使用两个DDS产生待滤波的信号和matlab产生带滤波信号,结合FIR滤波器搭建一个信号产生及滤波的系统,并编写...
发表于 2020-01-18 22:05 211次阅读
matlab与FPGA无线通信、FPGA数字信号处理系列(4)—— Vivado DDS 与 FIR IP核设计 FIR 滤波器系统

Altera新发布一款多功能低成本的单芯片FPG...

一直以来,FPGA可编程器件都主要应用在通讯设备或工业控制等较为专业的应用领域,但随着不同行业使用需....
发表于 2020-01-17 16:33 287次阅读
Altera新发布一款多功能低成本的单芯片FPG...

详解FPGA的发展史和开发流程

随着云计算,大数据和人工智能技术应用,单靠CPU已经无法满足各行各业的算力需求。海量数据分析、机器学....
发表于 2020-01-16 17:26 93次阅读
详解FPGA的发展史和开发流程

固态电容的三大优势分析 如何区分固态电容和电解电...

区分固态电容和电解电容有一个很简单的方法,就是看电容顶部是否有”K“或”+“字形的开槽。固态电容是没....
发表于 2020-01-16 16:00 152次阅读
固态电容的三大优势分析 如何区分固态电容和电解电...

英特尔 Agilex和Xilinx ACAP的比...

I 与 M 系列确定可搭配 CXL 技术,显然英特尔的确有意推动 CXL 技术发展。而从产品规格观之....
发表于 2020-01-16 15:55 54次阅读
英特尔 Agilex和Xilinx ACAP的比...

Altera非易失MAX 10 FPGA如何为空...

非易失性FPGA以其低功耗、高性价比的特点在低成本FPGA市场中展露潜力。据Altera公司产品营销....
发表于 2020-01-16 10:12 160次阅读
Altera非易失MAX 10 FPGA如何为空...

基于FPGA的USB 3.0视频桥接解决方案及M...

Lattice USB 3.0视频桥接解决方案是基于Lattice ECP3 FPGA系列的高清视频....
发表于 2020-01-16 10:08 418次阅读
基于FPGA的USB 3.0视频桥接解决方案及M...

基于DSP+FPGA技术的TD-SCDMA基带发...

和传统的CDMA系统相比,第三代移动通信的最大特点在于能支持多种速率的业务,从话音到分组数据,再到多....
发表于 2020-01-16 09:16 215次阅读
基于DSP+FPGA技术的TD-SCDMA基带发...

FPGA对比 ASIC你看好谁?

FPGA vs. ASIC 你看好谁?
发表于 2020-01-15 16:10 295次阅读
FPGA对比 ASIC你看好谁?

采用双闭环PI和重复控制方案实现三相逆变器设计并...

本文利采用双闭环PI和重复控制相结合的控制方案,首先用双闭环PI控制算法,得到高动态特性的三相交流电....
发表于 2020-01-14 16:36 217次阅读
采用双闭环PI和重复控制方案实现三相逆变器设计并...

在FPGA硬件平台通过采用DDS技术实现跳频系统...

DDS的原理如图1所示,包含相位累加器、波形存储器(ROM)、数模转换器(DAC)和低通滤波器4个部....
发表于 2020-01-14 16:27 410次阅读
在FPGA硬件平台通过采用DDS技术实现跳频系统...

Altera FPGA硬核浮点DSP模块解决方案...

以往FPGA在进行浮点运算时,为符合IEEE 754标准,每次运算都需要去归一化和归一化步骤,导致了....
发表于 2020-01-14 16:19 162次阅读
Altera FPGA硬核浮点DSP模块解决方案...

全球最大FPGA的问世将给IC设计带来便利

英特尔公司在京发布了Stratix 10 GX 10M FPGA,这款拥有1020万个逻辑单元的产品....
发表于 2020-01-14 16:11 152次阅读
全球最大FPGA的问世将给IC设计带来便利

英特尔与赛灵思的竞争使得FPGA进入黄金时代

目前,赛灵思和英特尔的FPGA市场竞逐角力,一来一往、有输有赢。鉴于双方都有不俗的实力,可以预计,未....
发表于 2020-01-14 16:07 135次阅读
英特尔与赛灵思的竞争使得FPGA进入黄金时代

英特尔与赛灵思的竞争将会研制更强大的FPGA器件

FPGA芯片比CPU更快,比GPU功耗更低、延时更短,且比ASIC更加便宜、周期更短,因此在目前人工....
发表于 2020-01-14 16:03 144次阅读
英特尔与赛灵思的竞争将会研制更强大的FPGA器件

如何利用FPAG开发板搭建LEON2 SOC开发...

随着IC制造工艺水平的快速发展,片上系统(SOC)在ASIC设计中得到广泛应用。微处理器IP核是SO....
发表于 2020-01-14 16:00 125次阅读
如何利用FPAG开发板搭建LEON2 SOC开发...

北京微电子技术研究所成功研制出了高可靠多通道混合...

据悉,该产品已形成针对多通道智能传感器信号处理的集成解决方案,实现了单一封装内智能传感器模拟数字信号....
发表于 2020-01-14 11:36 152次阅读
北京微电子技术研究所成功研制出了高可靠多通道混合...

基于fpga的电源设计

我现在没有一个具体的方案 谁能给我个提示一下 比如 fpga从哪入手(fpga一点不会) 具体的电路应该分为哪几个模块 单...
发表于 2020-01-13 23:30 289次阅读
基于fpga的电源设计

【雨的FPGA笔记】基础实践-------IP核中PLL的使用

PLL锁相环,可以对时钟网络进行系统级的时钟管理和偏移控制,具有时钟倍频和分频,相位偏移和可编程占空比的功能。...
发表于 2020-01-13 19:13 188次阅读
【雨的FPGA笔记】基础实践-------IP核中PLL的使用

采用FPGA器件实现GPS数据加密系统中机载模块...

针对GPS测量系统数据传输过程中的安全问题,采用FPGA技术设计了GPS数据加密系统。系统移植MD5....
发表于 2020-01-13 17:00 188次阅读
采用FPGA器件实现GPS数据加密系统中机载模块...

【雨的FPGA笔记】基础实践-------ModelSim手动仿真

基于流水灯的ModelSIm软件仿真为例子                 ...
发表于 2020-01-13 16:34 527次阅读
【雨的FPGA笔记】基础实践-------ModelSim手动仿真

利用可编程芯片革新区块链的基础设施

先对比一下现行系统和区块链的各自优势。现行系统中数据集中存储和处理,所以它容易受到网络安全攻击,但是....
发表于 2020-01-13 15:23 203次阅读
利用可编程芯片革新区块链的基础设施

关于异构计算FPGA基础知识的详细介绍

随着云计算,大数据和人工智能技术应用,单靠 CPU 已经无法满足各行各业的算力需求。
发表于 2020-01-13 15:15 115次阅读
关于异构计算FPGA基础知识的详细介绍

【高手问答】资深工程师为你解答工程与产品设计上的...

本期我们邀请到了资深工程师白纪龙@白老大大,也是许多坛友熟知的白老师,他将为我们解答大家在PCB设计....
发表于 2020-01-13 09:39 0次阅读
【高手问答】资深工程师为你解答工程与产品设计上的...

【雨的FPGA笔记】基础实践-------呼吸灯设计和实现

呼吸灯设计和实现 内容 一个周期为1s的呼吸灯,从熄灭到完全点亮一共需要1s。 将1s分为1000个1ms作为呼吸...
发表于 2020-01-12 19:50 287次阅读
【雨的FPGA笔记】基础实践-------呼吸灯设计和实现

如何简单快速的实现嵌入式FPGA

Achronix Semiconductor 营销副总裁 Steve Mensor 表示,这款被称为....
发表于 2020-01-12 10:56 484次阅读
如何简单快速的实现嵌入式FPGA

如何用FPGA测量数字正弦波的频率?

如何用FPGA测量数字正弦波的频率
发表于 2020-01-11 22:27 265次阅读
如何用FPGA测量数字正弦波的频率?

【雨的FPGA笔记】基础实践-------按键控制LED和BEEP设计和实现

设计内容        按KEY0时点亮最右边的灯,按动按键KEY1时依次往左移动,按下KEY2时关...
发表于 2020-01-11 12:47 177次阅读
【雨的FPGA笔记】基础实践-------按键控制LED和BEEP设计和实现

【雨的FPGA笔记】基础实践-------流水灯设计和实现

设计内容        将4个LED每隔1s从左往右分别依次点亮熄灭,形成流水状。按复位键时进行复...
发表于 2020-01-11 11:07 428次阅读
【雨的FPGA笔记】基础实践-------流水灯设计和实现

FPGA的行业优势以及它与DSP的区别分析

FPGA的优势有三个方面:1)通信高速接口设计。FPGA可以用来做高速信号处理,一般如果AD采样率高....
发表于 2020-01-10 15:46 219次阅读
FPGA的行业优势以及它与DSP的区别分析

hdmi矩阵切换器采用FPGA纯硬件架构方案

hdmi矩阵切换器在众多的领域中有着广泛的运用,对于不同的运用场合和需求,有着许多不同的方案,而dm....
发表于 2020-01-10 15:43 165次阅读
hdmi矩阵切换器采用FPGA纯硬件架构方案

关于Xilinx FPGA内部体系结构的分析

Xilinx的FPGA的基本结构是一样的,主要由6部分组成,分别为可编程输入/输出单元、基本可编程逻....
发表于 2020-01-10 15:39 267次阅读
关于Xilinx FPGA内部体系结构的分析

如何用乘加器(mac)实现150个数平方和?

这个模块是music算法中的协方差矩阵中的一部分。输入的150个数是16位的,得到的结果是32位。 自己也写了代码可是结果...
发表于 2020-01-10 10:57 424次阅读
如何用乘加器(mac)实现150个数平方和?

深维科技荣获北航全球创新创业大赛二等奖

经过初赛、复赛的激烈对决和层层选拔,深维科技参赛项目“超高性能数据中心FPGA异构计算加速解决方案”....
发表于 2020-01-10 09:28 113次阅读
深维科技荣获北航全球创新创业大赛二等奖

LVDS技术的应用优势及基于FPGA实现远端显示...

LVDS接口又称RS-644总线接口,是20世纪90年代出现的一种数据传输和接口技术。LVDS是一种....
发表于 2020-01-08 16:40 682次阅读
LVDS技术的应用优势及基于FPGA实现远端显示...

帧同步系统的工作原理及如何基于FPGA实现其设计

实现帧同步的关键是把同步码从一帧帧数据流中提取出来。本设计的一帧信码由39位码元组成。其中的巴克码为....
发表于 2020-01-08 16:30 2074次阅读
帧同步系统的工作原理及如何基于FPGA实现其设计

睿思芯科新推出基于RISC-V的64位可编程芯片

前身为硅谷OURS公司的中资RISC-V技术公司睿思芯科已于近期推出基于RISC-V的64位可编程终....
发表于 2020-01-08 15:40 111次阅读
睿思芯科新推出基于RISC-V的64位可编程芯片

在可编程交换芯片基础上而构建的星融云网络

在云网络中,构成底层网络的交换机其实在不同的位置上扮演者不同的角色,云网络其实也对这些不同的角色提出....
发表于 2020-01-08 15:36 105次阅读
在可编程交换芯片基础上而构建的星融云网络

英特尔新发布Stratix 10,为可编程四核A...

FPGA在高度并行、大吞吐量数字信号处理(DSP)应用方面享有很好的声誉。过去几代FPGA器件一直稳....
发表于 2020-01-08 15:32 331次阅读
英特尔新发布Stratix 10,为可编程四核A...

FPGA的发展瓶颈有哪些,该如何解决

据Semico统计,FPGA市场正在逐年增长,而复合年均增长率高达38.4%,至2023年将具有55....
发表于 2020-01-07 15:23 241次阅读
FPGA的发展瓶颈有哪些,该如何解决

FPGA和GPU在深度神经网络方面谁更胜一筹

在今天的大数据时代,企业和消费者被各种来源的海量数据淹没,包括商业交易、社交媒体以及传感器或机器对机....
发表于 2020-01-07 15:08 302次阅读
FPGA和GPU在深度神经网络方面谁更胜一筹

FPGA中面积换速度该如何去实现

在FPGA中,如果要将一个采样率为480MHz,中频频率为302.5MHz的信号变频到零中频的基带信....
发表于 2020-01-07 14:45 104次阅读
FPGA中面积换速度该如何去实现

安路科技文余波:站在历史的关口,国产FPGA当自...

安路科技总经理文余波在接受采访时表示,安路科技能在FPGA市场上实现过亿的销售,证明了公司一直以来强....
发表于 2020-01-07 13:59 182次阅读
安路科技文余波:站在历史的关口,国产FPGA当自...

英特尔Stratix 10 GX 10M FPG...

现场可编程门阵列(FPGA)的优势就是能够制造功能强大的芯片,可重复单元设计的性质,能够吸收工艺技术....
发表于 2020-01-06 15:31 107次阅读
英特尔Stratix 10 GX 10M FPG...

FPGA和GPU的市场竞争,谁才是未来的大局所向

一直以来,FPGA 的主要应用领域是电子工程。但当英特尔完成对 Altera(Altera 是最大的....
发表于 2020-01-06 15:26 144次阅读
FPGA和GPU的市场竞争,谁才是未来的大局所向

介绍FPGA中testbench的编写技巧

原来模块中的输入信号,定义成reg 类型,原来模块中的输出信号,定义为wire类型,但这里有个问题,....
发表于 2020-01-06 14:52 113次阅读
介绍FPGA中testbench的编写技巧

高云半导体成功量产Always-On超低功耗GW...

高云半导体基于超低功耗的非易失FPGA GW1NZ-ZV器件现已全面量产,此产品是迄今为止功耗最低的....
发表于 2020-01-06 10:29 201次阅读
高云半导体成功量产Always-On超低功耗GW...