利用FPGA着手设计

摘自：http://direct.xilinx-china.com/company/gettingstarted/index.htm

利用FPGA着手设计

何为FPGA？

现场可编程门阵列（FPGA）是基于通过可编程互联连接的可配置逻辑块（CLB）矩阵的可编程半导体器件。 与为特殊设计而定制的专用集成电路（ASIC）相对，FPGA可以针对所需的应用或功能要求进行编程。

虽然具有一次性可编程（OTP）FPGA，但是主要是基于SRAM的，其可随着设计的演化进行重编程。

将光标移至下图中用蓝色突出的部分上，查看更多详情。

CLB详情

可配置逻辑块是FPGA内的基本逻辑单元。 实际数量和特性会依器件的不同而不同，但是每个CLB都包含一个由4或6个输入、一些选型电路（多路复用器等）和触发器组成的可配置开关矩阵。 开关矩阵是高度灵活的，可以进行配置以便处理组合逻辑、移位寄存器或RAM。 高级CLB简介如这里所示。 相应器件的数据手册中提供了更系统的详情。

DCM详情

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）。数字时钟管理几乎消除了过去设计者在将全局信号设计到FPGA中时不得不面对的歪斜和其它问题。

IOB详情

当今的FPGA支持很多I/O标准，这样就为您的系统提供了理想的接口连接。 FPGA内的I/O按组分类（见下图），每组都能够独立的支持不同的I/O标准。 当今领先的FPGA提供了很多I/O组，这样就实现了I/O支持的灵活性。

图1

FPGA结构图

FPGA的一般特性

当今的FPGA已经远远超出了先前版本的基本性能，并且整合了常用功能（如RAM、时钟管理和DSP）的硬（ASIC型）块。  FPGA内的基本元件如下所示。

可配置逻辑块（CLB）

CLB是FPGA内的基本逻辑单元。 实际数量和特性会依器件的不同而不同，但是每个CLB都包含一个由4或6个输入、一些选型电路（多路复用器等）和触发器组成的可配置开关矩阵。 开关矩阵是高度灵活的，可以进行配置以便处理组合逻辑、移位寄存器或RAM。 相应器件的数据手册中提供了更系统的详情。

互连

CLB提供了逻辑性能，灵活的互联布线在CLB和I/O之间发送信号。 有几种布线方法，从专门实现CLB互联的到快速水平和垂直长线，再到实现时钟与其它全局信号的低歪斜发送的器件。 除非特别规定，设计软件使得互联布线任务从用户眼前消失，这样就极大地降低了设计复杂度。

SelectIO（IOB）

当今的FPGA支持很多I/O标准，这样就为您的系统提供了理想的接口连接。 FPGA内的I/O按组分类，每组都能够独立的支持不同的I/O标准。 当今领先的FPGA提供了很多I/O组，这样就实现了I/O支持的灵活性。

存储器

大多数FPGA均提供嵌入式Block RAM存储器，这可以在您的设计中实现片上存储器。 这可以为您的设计实现片上存储器。 Xilinx FPGA在36 kbit块中提供高达10 Mbits的片上存储器，可以支持真正的双端口操作。

完整的时钟管理

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推出的最先进的FPGA提供数字时钟管理和相位环路锁定。相位环路锁定能够提供精确的时钟综合，且能够降低抖动，并能够实现过滤功能。

FPGA解决方案、应用和应用方案

由于具有可编程特性，所以FPGA是众多市场的理想之选。 作为行业领袖，Xilinx为各类市场和应用提供了全面的解决方案，包括FPGA器件，先进软件和可配置的现成IP核。

应用方案

• 航天和军用
  用于图像处理、波形发生和SDR部分重配置的抗辐射FPGA与知识产权。
• 汽车
  用于实现网关和驱动辅助系统、舒适、方便和车内信息娱乐的汽车芯片与IP解决方案。
• 广播
  在视频和音频被广泛采用（从演播室到生产与传输，再到消费类）的同时，该解决方案也实现了一系列广播链任务。
• 消费类
  成本效益型解决方案实现了新一代功能齐全的消费类应用，如智能手机、数字平板显示器、信息家电、家庭网络和住宅机顶盒。
• 工业／科学／医疗
  工业解决方案可以解决工业自动化、电机控制和高端医疗成像领域中的特殊市场需求和挑战。
• 存储器和服务器
  针对网络附加存储（NAS）、存储区域网络（SAN）、服务器、存储设备等的数据处理解决方案。
• 无线通信
  RF、基带、连接功能、用于无线设备的传输和网络解决方案、寻址标准（如WCDMA、HSDPA、WiMAX及其他）。
• 有线通信
  针对可重编程网络线卡包处理、成帧器/MAC、串行背板等的端到端解决方案

技术解决方案

• DSP
  Xilinx的XtremeDSP™创新技术可以帮助您开发针对航天和军用产品、数字通信、多媒体、视频和成像行业的高性能定制DSP解决方案。
• 嵌入式处理
  Xilinx为您独特的嵌入式应用提供了创新、灵活的处理解决方案。