FPGA资源类型简介

结合Xilinx、Altera 等公司的FPGA 芯片，简要罗列一下FPGA 内部的资源或专用模块，并简要说明这些资源的一些作用或用途。（至少列出5 项，越多越好）

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，其示意结构如图1-2 所示。PGA 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。

2．可配置逻辑块（CLB）

CLB是FPGA（xilinx）内的基本逻辑单元，CLB的实际数量和特性会因为器件的不同而不同，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（MUX）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组成组合逻辑、移位寄存器或RAM。

在Xilinx公司的FPGA器件中，CLB有多个相同的Slice和附加逻辑组成，每个CLB模块不仅可以用于实现组合逻辑、时序逻辑，还可以配置为分布式RAM和分布式ROM。而在ALTERA公司的FPGA器件中LE（logic elements）是描述内部逻辑的基本单元，比如cyclone IV 系列的LE由一个4输入LUT+FF构成。

Slice是Xilinx公司定义的基本逻辑单位，一个Slice由两个4输入的函数发生器（LUT）、进位逻辑、算数逻辑、存储逻辑和函数复用器组成。

而在ALTERA公司的FPGA器件中LE（logic elements）赛灵思 LC 是描述内部逻辑的基本单元，比如cyclone IV 系列的LE由一个4输入LUT+FF构成。

3．数字时钟管理模块（DCM）
业内大多数 FPGA 均提供数字时钟管理（Xilinx 的全部FPGA 均具有这种特性）。Xilinx 推出最先进的FPGA 提供数字时钟管理和相位环路锁定。相位环锁定能够提供精确的时钟综合，且能够降低抖动，并实现过滤功能。
4．嵌入式块 RAM（BRAM）

大多数 FPGA 都具有内嵌的块RAM，这大大拓展了FPGA 的应用范围和灵活性。块RAM 可被配置为单端口RAM、双端口RAM、内容地址存储器（CAM）以及FIFO 等常用存储结构。可以根据需要改变其位宽和深度，但要满足两个原则：首先，修改后的容量（位宽深度）不能大于 18k 比特；其次，位宽最大不能超过36 比特。当然，可以将多片块RAM 级联起来形成更大的RAM，此时只受限于芯片内块RAM 的数量，而不再受上面两条原则约束。

FPGA芯片内有两种存储器资源：一种叫block ram,另一种是由LUT配置成的内部存储器（也就是分布式ram）。Block ram由一定数量固定大小的存储块构成的，使用BLOCK RAM资源不占用额外的逻辑资源，并且速度快。但是使用的时候消耗的BLOCK RAM资源是其块大小的整数倍。

5．丰富的布线资源
布线资源连通 FPGA 内部的所有单元，而连线的长度和工艺决定着信号在连线上的驱动能力和传输速度。FPGA 芯片内部有着丰富的布线资源，根据工艺、长度、宽度和分布位置的不同而划分为４类不同的类别。第一类是全局布线资源，用于芯片内部全局时钟和全局复位/置位的布线；第二类是长线资源，用以完成芯片Bank 间的高速信号和第二全局时钟信号的布线；第三类是短线资源，用于完成基本逻辑单元之间的逻辑互连和布线；第四类是分布式的布线资源，用于专有时钟、复位等控制信号线。

6．底层内嵌功能单元

内嵌功能模块主要指 DLL（Delay Locked Loop）、PLL（Phase Locked Loop）、DSP 和CPU 等软处理核（Soft Core）。现在越来越丰富的内嵌功能单元，使得单片FPGA 成为了系统级的设计工具，使其具备了软硬件联合设计的能力，逐步向SOC 平台过渡。 DLL 和PLL 具有类似的功能，可以完成时钟高精度、低抖动的倍频和分频，以及占空比调整和移相等功能。Xilinx 公司生产的芯片上集成了DLL，Altera 公司的芯片集成了PLL。

DLL 和PLL 具有类似的功能，可以完成时钟高精度、低抖动的倍频和分频，以及占空比调整和移相等功能。

7. 内嵌专用硬核
内嵌专用硬核是相对底层嵌入的软核而言的，指FPGA 处理能力强大的硬核（Hard Core），等效于ASIC 电路。

FPGA资源类型简介相关推荐

FPGA仿真类型简介
1.1 FPGA仿真类型简介 1.1.1 本节目录 1)本节目录: 2)本节引言: 3)FPGA简介: 4)FPGA仿真类型简介: 5)结束语. 1.1.2 本节引言 "不积跬步,无以至千里 ...
如何将FPGA资源平民化？阿里工程师有了新突破
阿里妹导读:FPGA (现场可编程门阵列)由于其硬件并行加速能力和可编程特性,在传统通信领域和IC设计领域大放异彩.一路走来,FPGA并非一个新兴的硬件器件,由于其开发门槛过高,硬件加速算法的发布和部 ...
FPGA资源平民化的新晋- F3 技术解析
摘要: FPGA (现场可编程门阵列)由于其硬件并行加速能力和可编程特性,在传统通信领域和IC设计领域大放异彩.一路走来,FPGA并非一个新兴的硬件器件,由于其开发门槛过高,硬件加速算法的发布和部署保 ...
（70）FPGA资源优化有哪些方法？手写FIFO代替BRAM
1.1 FPGA资源优化有哪些方法?手写FIFO代替BRAM 1.1.1 本节目录 1)本节目录: 2)本节引言: 3)FPGA简介: 4)FPGA资源优化有哪些方法?手写FIFO代替BRAM: 5) ...
（06）FPGA资源评估
(06)FPGA资源评估 1.1 目录 1)目录 2)FPGA简介 3)Verilog HDL简介 4)FPGA资源评估 5)结语 1.2 FPGA简介 FPGA(Field Programmable ...
FPGA资源不足导致vivado生成bit失败
1.1 FPGA资源不足导致vivado生成bit失败 1.1.1 本节目录 1)本节目录: 2)本节引言: 3)FPGA简介: 4)FPGA资源不足导致生成bit失败: 5)结束语. 1.1.2 本 ...
FPGA资源评估方法
1.1 FPGA资源评估 1.1.1 本节目录 1)本节目录: 2)本节引言: 3)FPGA简介: 4)FPGA资源评估: 5)结束语. 1.1.2 本节引言 "不积跬步,无以至千里:不积小 ...
FPGA原语类型介绍
1.1 FPGA原语类型介绍 1.1.1 本节目录 1)本节目录: 2)本节引言: 3)FPGA简介: 4)FPGA原语类型介绍: 5)结束语. 1.1.2 本节引言 "不积跬步,无以至千里 ...
Xilinx FPGA资源解析与使用系列——Transceiver（一）参考时钟解析
提示:文章写完后,目录可以自动生成,如何生成可参考右边的帮助文档 Xilinx FPGA资源解析与使用系列--Transceiver(一)参考时钟解析前言 IP核的部分设置 Quad 的定义是什么? ...

FPGA资源类型简介

FPGA资源类型简介相关推荐

最新文章

热门文章