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FPGA工作原理

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FPGA工作原理FPGA工作原理
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采用这种结构的PLD芯片我们也可以称之为FPGA:如altera的ACEX,APEX系列,xilinx的 Spartan,Virtex系列等。 查找表(Look-Up-Table)简称为LUT,LUT本质上就是一个RAM。 目前FPGA中多使用4输入的 LUT,所以每一个LUT可以看成一个有4位地址线的16x1的RAM。 当用户通过原理图或HDL语言描 述了一个逻辑电路以后,PLD/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,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,然后输出即可。 下面是一个4输入与门的例子, 实际逻辑电路 LUT的实现方式

a,b,c,d 输入 0000 0001 .... 1111

逻辑输出 0 0 0 1

地址 0000 0001 ... 1111

RAM中存储的内容 0 0 0 1

二.基于查找表(LUT)的FPGA的结构 我们看一看xilinx Spartan-II的内部结构,如下图:

xilinx Spartan-II 芯片内部结构

Slices结构

Spartan-II主要包括CLBs,I/O块,RAM块和可编程连线(未表示出)。在spartan-II中,一个 CLB包括2个Slices,每个slices包括两个LUT,两个触发器和相关逻辑。 Slices可以看成是 SpartanII实现逻辑的最基本结构 (xilinx其他系列,如SpartanXL,Virtex的结构与此稍有不 同,具体请参阅数据手册) altera的FLEX/ACEX等芯片的结构如下图:

altera FLEX/ACEX 芯片的内部结构



逻辑单元(LE)内部结构 FLEX/ACEX的结构主要包括LAB,I/O块,RAM块(未表……
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