Question

FPGA工作原理是什么？

Answer 1

FPGA是英文Field Programmable Gate Array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。 \x0d\x0a\x0d\x0aFPGA采用了逻辑单元阵列LCA（Logic Cell Array）这样一个新概念，内部包括可配置逻辑模块CLB（Configurable Logic Block）、输出输入模块IOB（Input Output Block）和内部连线（Interconnect）三个部分。FPGA的基本特点主要有： \x0d\x0a1）采用FPGA设计ASIC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。 \x0d\x0a\x0d\x0a3）FPGA内部有丰富的触发器和I／O引脚。 \x0d\x0a\x0d\x0a4）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。 \x0d\x0a\x0d\x0a5) FPGA采用高速CHMOS工艺，功耗低，可以与CMOS、TTL电平兼容。 \x0d\x0a\x0d\x0a可以说，FPGA芯片是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一。 \x0d\x0a目前FPGA的品种很多，有XILINX的XC系列、TI公司的TPC系列、ALTERA公司的FIEX系列等。 \x0d\x0aFPGA是由存放在片内RAM中的程序来设置其工作状态的，因此，工作时需要对片内的RAM进行编程。用户可以根据不同的配置模式，采用不同的编程方式。 \x0d\x0a加电时，FPGA芯片将EPROM中数据读入片内编程RAM中，配置完成后，FPGA进入工作状态。掉电后，FPGA恢复成白片，内部逻辑关系消失，因此，FPGA能够反复使用。FPGA的编程无须专用的FPGA编程器，只须用通用的EPROM、PROM编程器即可。当需要修改FPGA功能时，只需换一片EPROM即可。这样，同一片FPGA，不同的编程数据，可以产生不同的电路功能。因此，FPGA的使用非常灵活。 \x0d\x0aFPGA有多种配置模式：并行主模式为一片FPGA加一片EPROM的方式；主从模式可以支持一片PROM编程多片FPGA；串行模式可以采用串行PROM编程FPGA；外设模式可以将FPGA作为微处理器的外设，由微处理器对其编程。