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FPGA的资源类型详细资料简介

消耗积分:0 | 格式:rar | 大小:0.02 MB | 2020-12-25

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  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。

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