Veamos qué es esta tarjeta. ¿Para qué es esto? ¡Gracias de antemano!

FPGA es la abreviatura del inglés field-programmable gate array, es decir, field programmable gate array, que se desarrolla aún más sobre la base de dispositivos programables como PAL, GAL, y producto CPLD. Como circuito semipersonalizado en el campo de los circuitos integrados de aplicaciones específicas (ASIC), no solo resuelve las deficiencias de los circuitos personalizados, sino que también supera las deficiencias del número de puerta limitado de los dispositivos programables originales.

El principio de funcionamiento de FPGA

FPGA adopta el nuevo concepto de matriz de celdas lógicas (LCA), que incluye bloque lógico configurable (CLB), bloque de entrada y salida (IOB) y tres interconexiones. parte. Las características básicas de FPGA son:

1) Al utilizar FPGA para diseñar circuitos ASIC, los usuarios pueden obtener un chip compartido sin producción.

2) FPGA se puede utilizar como muestra piloto para otros circuitos ASIC totalmente personalizados o semipersonalizados.

3) Hay abundantes flip-flops y pines de E/S en FPGA.

4) FPGA es uno de los dispositivos con el ciclo de diseño más corto, menor costo de desarrollo y menor riesgo entre los circuitos ASIC.

5) FPGA adopta tecnología CHMOS de alta velocidad, tiene bajo consumo de energía y es compatible con niveles CMOS y TTL.

Se puede decir que los chips FPGA son una de las mejores opciones para que los sistemas de bajo volumen mejoren la integración y la confiabilidad del sistema.

El estado de funcionamiento de la FPGA lo establece el programa almacenado en la RAM del chip, por lo que la RAM del chip debe programarse durante la operación. Los usuarios pueden utilizar diferentes métodos de programación según los diferentes modos de configuración.

Cuando se enciende, el chip FPGA lee los datos de la EPROM en la RAM de programación del chip. Una vez completada la configuración, la FPGA entra en estado de funcionamiento. Después de un corte de energía, la FPGA vuelve a quedar en blanco, la relación lógica interna desaparece y la FPGA se puede reutilizar. La programación de FPGA no requiere un programador FPGA especial, solo use un programador EPROM y PROM general. Cuando necesites modificar las funciones de la FPGA, solo necesitas reemplazar una EPROM. De esta manera, el mismo FPGA y diferentes datos de programación pueden producir diferentes funciones de circuito. Por tanto, el uso de FPGA es muy flexible.

Modo de configuración FPGA

FPGA tiene múltiples modos de configuración: el modo maestro paralelo es un FPGA más un modo maestro-esclavo que puede admitir una PROM para programar múltiples FPGA; utilizado La PROM en serie programa el FPGA en modo periférico, el FPGA puede servir como un periférico para el microprocesador y el microprocesador puede programarlo.

Cómo lograr un cierre de temporización rápido, reducir el consumo y el costo de energía, optimizar la administración del reloj y reducir la complejidad del diseño paralelo de FPGA y PCB siempre han sido cuestiones clave que los ingenieros de diseño de sistemas que utilizan FPGA deben considerar. Hoy en día, a medida que los FPGA se desarrollan hacia una mayor densidad, mayor capacidad, menor consumo de energía y más integración de IP, los ingenieros de diseño de sistemas tienen que enfrentar el rendimiento y las capacidades sin precedentes de los FPGA mientras se benefician de estos excelentes rendimientos. Los niveles traen nuevos desafíos de diseño.

Por ejemplo, la serie Virtex-5 lanzada recientemente por el líder de FPGA Xilinx utiliza un proceso de 65 nm y puede proporcionar hasta 330.000 unidades lógicas, 1.200 E/S y una gran cantidad de bloques IP duros. La capacidad y densidad ultragrandes hacen que el cableado complejo sea más impredecible, lo que provoca problemas de cierre de sincronización más graves. Además, la integración de más funciones lógicas, DSP, procesamiento integrado y módulos de interfaz para diferentes aplicaciones también dificulta la gestión del reloj y la distribución de voltaje.

Afortunadamente, los fabricantes de FPGA y los proveedores de herramientas EDA están colaborando para resolver los desafíos de diseño únicos de los FPGA de 65 nm. No hace mucho, Synplicity y Xilinx anunciaron el establecimiento de un grupo de trabajo conjunto sobre cierre de temporización de capacidad ultragrande, con el objetivo de ayudar a los ingenieros de diseño de sistemas a aplicar dispositivos FPGA de 65 nm de una manera más rápida y eficiente. Blast FPGA es una herramienta integral lanzada por el proveedor de software de diseño Magma, que puede ayudar a establecer un diseño optimizado y acelerar el cierre de tiempos.

! ! ! ! La FPGA en sí no tiene función y solo funciona después de ser programada. Por ejemplo, si un código HDL que implementa operaciones de punto flotante se graba en la FPGA, entonces la FPGA tendrá la función de implementar operaciones de punto flotante. Los FPGA son volátiles, lo que significa que deben reprogramarse después de que se pierde la energía para recuperar su funcionalidad.

En términos generales, FPGA y EEPROM están juntas. EEPROM almacena su información de programación y EEPROM se utiliza para reprogramar la FPGA después de cada encendido.