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[7979] 2014-04-23_浅析FPGA现场可编程门阵列

文档创建者：s7ckTeam
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最后更新：2025-01-17
2014-04-23_浅析FPGA现场可编程门阵列 浅 析 F P G A 现 场 可 编 程 门 阵 列 F r e e B u f   2 0 1 4 - 0 4 - 2 3 F P G A （ F i e l d － P r o g r a m m a b l e   G a t e   A r r a y ） ， 即 现 场 可 编 程 门 阵 列 ， 它 是 在 P A L 、 G A L 、 C P L D 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 （ A S I C ） 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 。 参 加 某 个 公 益 活 动 ， 做 了 个 参 加 某 个 公 益 活 动 ， 做 了 个 F P G A 显 示 显 示 1 0 2 4 的 小 程 序 ， 成 果 如 下 ： 的 小 程 序 ， 成 果 如 下 ： 在 介 绍 F G P A 之 前 ， 首 先 介 绍 两 位 伟 大 的 数 学 家 。 第 一 位 是 发 现 二 进 制 的 莱 布 尼 茨 （ 弗 里 德 • 威 廉 • 莱 布 尼 茨 , G o t t f r i e d   W i l h e l m L e i b n i z ， 1 6 4 6 - 1 7 1 6 ） ， 虽 然 大 家 对 他 发 明 的 微 积 分 更 熟 悉 ， 但 二 进 制 应 用 于 计 算 机 ， 说 具 有 划 时 代 意 义 一 点 不 为 过 ； 第 二 位 是 多 逻 辑 运 算 做 出 突 出 贡 献 的 布 尔 （ 乔 治 • 布 尔 ， G e o r g e   B o o l e ， 1 8 1 5 - 1 8 6 4 ） ， 学 过 离 散 数 学 的 人 应 该 对 “ 与 、 或 、 非 ” 三 种 基 本 逻 辑 运 算 还 有 印 象 吧 。 好 了 ， 闲 话 休 提 ， 言 归 正 传 。
F P G A 介 绍 介 绍 P L D （ 可 编 程 逻 辑 器 件 ， P r o g r a m m a b l e   L o g i c   D e v i c e ） 的 发 展 经 历 了 可 编 程 只 读 存 储 器 P R O M   ( P r o g r a m m a b l e   R e a d   o n l y M e m o r y ) ， 可 编 程 逻 辑 阵 列 器 件 P L A   (   P r o g r a m m a b l e   L o g i c   A r r a y ) ； 可 编 程 阵 列 逻 辑 P A L   ( P r o g r a m m a b l e   A r r a y   L o g i c ) ； 通 用 阵 列 逻 辑 G A L   (   G e n e r i c   A r r a y   L o g i c ) ； 复 杂 可 编 程 逻 辑 期 间 C P L D （ C o m p l e x   P r o g r a m m a b l e   L o g i c   D e v i c e ） 和 现 场 可 编 程 逻 辑 阵 列 F P G A ( F i e l d   P r o g r a m m a b l e   G a t e   A r r a y ） 阶 段 。 F P G A 拥 有 大 量 的 寄 存 器 资 源 使 其 能 非 常 好 的 应 对 复 杂 的 高 速 控 制 应 用 和 数 据 处 理 ， 小 到 M P 3 ， 大 到 地 球 卫 星 ， 飞 船 都 有 其 用 武 之 地 。 主 要 的 F P G A 供 应 商 是 X i l i n x ， A l t e r a ， A c t e l ， 有 兴 趣 的 可 以 去 搜 索 看 看 ， 其 中 A c t e l 主 要 做 航 空 和 军 用 产 品 。 X i l i n x 期 间 采 用 I S E 软 件 做 编 程 编 译 和 下 载 ， 这 里 的 下 载 是 将 程 序 编 程 F P G A 中 的 电 路 ， A l t e r a 采 用 Q u a r t u s Ⅱ ， 个 人 对 Q u a r t u s Ⅱ 更 为 熟 悉 。 当 然 还 有 其 他 的 编 译 综 合 工 具 ， 仿 真 工 具 ， 如 s y n o p s y s ， M o d e l S i m 等 。 有 兴 趣 的 可 以 去 百 度 。 硬 件 描 述 语 言 硬 件 描 述 语 言 硬 件 编 程 和 软 件 编 程 最 大 的 不 同 在 于 ， 硬 件 实 现 的 是 电 路 功 能 ， 要 考 虑 时 序 问 题 （ 时 间 顺 序 先 后 ， 各 个 寄 存 器 的 变 化 ， 控 制 信 号 的 传 递 等 等 ） ， 主 要 的 难 点 也 在 于 电 路 的 时 序 。 接 触 过 7 4 或 者 4 0 系 列 芯 片 的 同 学 应 该 知 道 与 门 和 加 法 器 有 着 非 常 大 的 差 别 。 常 用 的 硬 件 描 述 语 言 （ H a r d w a r e   D e s c r i p t i o n   L a n g u a g e ） 有 V H D L 和 V e r i l o g   H D L ， I E E E 都 有 相 应 的 标 准 。 个 人 感 觉 V H D L 形 式 更 严 谨 ， V e r i l o g 更 接 近 于 C 语 言 。 入 门 学 习 V H D L 虽 然 比 较 难 ， 但 对 于 建 立 硬 件 编 程 的 思 想 很 有 帮 助 。 学 习 学 习 F P G A 的 基 础 的 基 础 想 要 学 习 F P G A 首 先 要 有 耐 心 ， 如 果 说 调 M A T L A B 都 嫌 烦 的 话 还 是 不 要 接 触 这 个 了 ， 虐 心 。 其 次 要 细 心 ， 一 个 寄 存 器 的 小 小 的 问 题 都 会 导 致 程 序 有 错 误 或 者 功 能 不 对 。 对 于 基 本 知 识 ， 会 算 1 0 0 以 内 的 加 减 法 ， 有 写 数 字 电 路 的 逻 辑 就 够 。 最 重 要 的 是 要 多 看 ， 大 量 的 用 户 手 册 会 很 有 帮 助 ， 当 然 几 乎 都 是 英 文 的 。 就 扯 这 些 吧 ， 抛 砖 引 玉 吧 ， 有 兴 趣 的 同 学 可 以 去 百 度 。 文 中 有 不 妥 的 地 方 也 希 望 大 家 指 出 。 有 同 学 说 这 个 比 较 小 众 ， 不 能 否 认 用 的 人 不 是 特 别 多 ， 但 优 势 还 是 有 的 ， 看 应 用 的 领 域 吧 。 还 有 就 是 说 没 接 触 的 不 懂 ， 其 实 是 简 单 介 绍 下 而 已 ， 没 有 提 到 技 术 的 问 题 ， 就 当 多 听 个 名 词 吧 。 更 新 应 该 不 会 了 ， 有 兴 趣 可 以 去 了 解 。 百 度 ， 谷 歌 。 文 / B l a c k _ G l o b a l   （ 2 0 1 4 ）   Q Q : k a l i @ l c x . c c 阅 读 原 文
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