FPGA学习笔记-知识点1

目前主流FPGA都采用了SRAM工艺的查找表(LUT)结构，LUT本质上就是一个RAM。FPAG内部组成部分主要有：可编程输入/输出块(IOB)、可配置逻辑块(CLB)、嵌入式块RAM(BRAM)、丰富的布线资源、底层内嵌功能资源、内嵌专用硬核资源等。

(1)、可编程输入/输出块：为了便于管理和适应多种电器标准，FPGA的IOB被划分为若干个组（bank），每个bank的接口标准由其接口电压VCCO决定，一个bank只能有一种VCCO，但不同bank的VCCO可以不同。只有相同电气标准的端口才能连接在一起，VCCO电压相同是接口标准的基本条件。

(2)、可配置逻辑块：由查找表和可编程寄存器组成，查找表完成纯组合逻辑功能，内部寄存器可配置成触发器或锁存器。

(3)、嵌入式块RAM：可以配置成单端口RAM、双端口RAM、内容地址存储器(CAM)以及FIFO等常用存储结构。

(4)、丰富的布线资源：布线资源连通FPGA内部的所有单元，而连线的长度和工艺决定着信号在连线上的驱动能力和传输速度。主要分为四类：全局布线资源、长线资源、短线资源、分布式布线资源。

(5)、底层内嵌的功能单元：主要包括DLL、PLL、DSP、CPU等，现在越来越丰富的内嵌的功能单元，使得FPGA成为了系统级的设计工具，使其具备了软硬件联合设计的能力，逐步向SOC平台过渡。

(6)、内嵌专用硬核资源：内嵌的专用硬核是相对底层软核而言的，指FPGA处理能力强大的硬核，等效于ASIC电路。主要有乘法器、串并收发器、PCI-E、以太网控制器等。

FPGA内部LUT实现组合逻辑的原理：

LUT相当于存放逻辑表达式对应真值表的RAM。软件将逻辑表达式所有可能结果列出后存放在RAM中，输入作为RAM地址，输出为逻辑运算结果。如使用LUT模拟二输入“与”逻辑：

列出真值表：  00 -- 0，

01 -- 0,

10 -- 0,

11 -- 1。

此时将00 01 10 11作为地址线，依次将结果0 0 0 1存放在RAM中。当输入00时及输出0&0=0.

个人理解：LUT是FPGA能“高速运算”的本质原因。因为它其实不是在运算，它是先把所有题目的答案都列成一个表存起来。等你出题的时候，它直接根据你的题目，直接找到答案给你。它根本没有算，它是准备好了非常非常多的“小抄”，看到题目直接写结果。

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