fpga 是英文FieldProgrammableGateArray的缩写,即现场可编程门阵列,它是在PAL、GAL、EPLD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(ASIC)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。

 

fpga 的逻辑是通过向内部静态存储单元加载编程数据来实现的,存储在存储器单元中的值决定了逻辑单元的逻辑功能以及各模块之间或模块与I/O间的联接方式,并最终决定了fpga 所能实现的功能,fpga 允许无限次的编程。

 

fpga 的特点用途

1.采用fpga 设计ASIC电路(专用集成电路),用户不需要投片生产,就能得到合用的芯片。

 

2.fpga 可做其它全定制或半定制ASIC电路的中试样片。

 

3.fpga 内部有丰富的触发器和I/O引脚。4.fpga 是ASIC电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一。5.fpga 采用高速CMOS工艺,功耗低,可以与CMOS、TTL电平兼容。

 

fpga 适用于系统高速取样速率(≥几MHZ)、高数据率、框图方式编程、处理任务固定或重复、使用定点。) 适合于高速采样频率下,特别是任务比较固定或重复的情况以及试制样机、系统开发的场合。

 

fpga 编程技术

目前,市场上有三种基本的fpga 编程技术:SRAM、反熔丝、Flash。其中,SRAM是迄今为止应用范围最广的架构,主要因为它速度快且具有可重编程能力,而反熔丝fpga 只具有一次可编程能力。基于Flash的fpga 是比较新的技术,也能提供可重编程功能。

 

基于SRAM的fpga 器件经常带来一些其他的成本,包括启动PROMS支持安全和保密应用的备用电池等。基于Flash和反熔丝的fpga 没有这些隐含成本,因此可保证较低的总系统成本。

 

1.基于SRAM的fpga

这类产品是基于SRAM结构的可再配置型器件,通电时要将配置数据读入片内SRAM中,配置完成就可进入工作状态。断电后SRAM中的配置数据丢失,fpga 内部逻辑关机也随之消失,这种基于SRAM的fpga 可反复使用。

 

2.反熔丝fpga

采用反熔丝编程技术的fpga 内部具有反熔丝阵列开关结构,其逻辑功能的定义由专用编程器根据设计实现所给出的数据文件,对其内部反熔丝真累进行烧录,从而使器件实现相应的逻辑功能。

 

这种器件的缺点是只能一次性编程,有点是具有高抗干扰性和低功耗,适合于要求高可靠性、高保密性的定型产品。

 

3.基于Flash的fpga

在这类fpga 器件中集成了SRAM和非易失性EEPROM两类存储结构。其中SRAM用于在器件正常工作时对系统进行控制,而EEPROM则用来装载SRAM。由于这类fpga 将EEPROM集成在基于SRAM工艺的现场可编辑器件中,因而可以充分发挥EEPROM的非易失性和SRAM的重配置性。

 

断电后,配置信息保存在片内的EEPROM重,因此不需要片外的配置芯片,有助于降低系统成本、提高设计的安全性。