FPGA基础知识（FPGA芯片结构）

FPGA:基于查找表，并且整合了常用功能（如RAM、时钟管理和DSP）的硬核（ASIC型）模块。FPGA芯片主要由6部分完成，分别为：可编程输入输出单元、基本可编程逻辑单元、完整的时钟管理、嵌入块式RAM、丰富的布线资源、内嵌的底层功能单元和内嵌专用硬件模块。
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内的基本逻辑单元。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。可以对其进行配置以便处理组合逻辑、移位寄存器或RAM。在Xilinx公司的FPGA器件中，CLB由多个（一般为4个或2个）相同的Slice和附加逻辑构成。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ROM。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、进位逻辑、算术逻辑、存储逻辑和函数复用器组成。
3．数字时钟管理模块（DCM）
DCM的功能包括消除时钟延迟，频率综合，时钟相位综合，可降低时钟的抖动，实现时钟零偏移，对时钟进行分频，倍频，消抖，去偏移，尤其是在全局时钟树综合时，可将IBUFG,DCM,BUFG联合使用。
4．嵌入式块RAM（BRAM）
用于存储和交换数据。块RAM可被配置为单端口RAM、双端口RAM、ROM、内容地址存储器（CAM）以及FIFO等常用存储结构。CAM存储器在其内部的每个存储单元中都有一个比较逻辑，写入 CAM中的数据会和内部的每一个数据进行比较，并返回与端口数据相同的所有数据的地址，因而在路由的地址交换器中有广泛的应用。
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。全局布线资源，芯片内部全局时钟和全局复位/置位；长线资源，芯片Bank间的高速信号和第二全局时钟信号；短线资源，基本逻辑单元之间的逻辑互连分布式的布线资源，专有时钟、复位等控制信号线。
6．底层内嵌功能单元(软核)
（厂家预先设计好的经过严格测试和优化过的IP）内嵌功能模块主要指DLL（Delay Locked Loop）、PLL（Phase Locked Loop）、DSP和CPU等软处理器核（Soft Core）。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
指FPGA处理能力强大的硬核（Hard Core），包含专用乘法器，浮点运算单元，串并收发器，ARM等硬核。

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