تصميم FPGA ليس بالأمر السهل رقاقة البحث ، ولكنه يستخدم بشكل أساسي FPGA نموذج لتصميم المنتجات في الصناعات الأخرى. على عكس ASICs، يتم استخدام FPGAs على نطاق واسع في صناعة الاتصالات.
من خلال تحليل سوق منتجات FPGA العالمية والموردين ذوي الصلة، جنبًا إلى جنب مع الوضع الفعلي الحالي في بلدي ومنتجات FPGA المحلية الرائدة، يمكننا اكتشاف اتجاه التطوير المستقبلي للتقنيات ذات الصلة، والتي ستلعب دورًا مهمًا للغاية في تعزيز العام تحسين المستوى التكنولوجي في بلدي.
بالمقارنة مع تصميم الرقائق التقليدية، لا تقتصر رقائق FPGA على رقائق البحث والتصميم فحسب، بل يمكن تحسينها للمنتجات في العديد من المجالات بمساعدة نماذج شرائح محددة.
من وجهة نظر أجهزة الرقائق، تشكل FPGA نفسها دائرة متكاملة نموذجية في دائرة شبه مخصصة، تحتوي على إدارة رقمية وحدةووحدة مدمجة ووحدة إخراج ووحدة إدخال.
على هذا الأساس، من الضروري أن تركز رقائق FPGA على التصميم الشامل لتحسين الرقاقة، وإضافة وظائف جديدة للرقاقة من خلال تحسين تصميم الرقاقة الحالي، وبالتالي تحقيق تبسيط وتحسين أداء هيكل الرقاقة الإجمالي.
تركيب اساسي
جهاز FPGA هو نوع من الدوائر شبه المخصصة في الدائرة المتكاملة الخاصة بالتطبيق، وهي عبارة عن مصفوفة منطقية قابلة للبرمجة، والتي يمكنها حل مشكلة دوائر البوابات الأقل في الجهاز الأصلي بشكل فعال.
يشتمل الهيكل الأساسي لـ FPGA على وحدات إدخال وإخراج قابلة للبرمجة، وكتل منطقية قابلة للتكوين، ووحدات إدارة الساعة الرقمية، وذاكرة الوصول العشوائي المدمجة، وموارد الأسلاك، والنوى الصلبة المخصصة المدمجة، والوحدات الوظيفية المدمجة الأساسية.
نظرًا لأن FPGA تتميز بموارد الأسلاك الوفيرة، والبرمجة القابلة للتكرار، والتكامل العالي، والاستثمار المنخفض، فقد تم استخدامها على نطاق واسع في مجال تصميم الدوائر الرقمية.
تتضمن عملية تصميم FPGA تصميم الخوارزمية، ومحاكاة الكود والتصميم، وتصحيح أخطاء اللوحة، والمصممين والاحتياجات الفعلية لإنشاء بنية الخوارزمية، واستخدام EDA لإنشاء خطة تصميم أو HD لكتابة كود التصميم، من خلال محاكاة الكود للتأكد من أن خطة التصميم تلبي المتطلبات الفعلية، وأخيرًا تصحيح أخطاء اللوحة، استخدم دائرة التكوين لتنزيل الملفات ذات الصلة إلى شريحة FPGA للتحقق من تأثير التشغيل الفعلي.
مبدأ العمل
تتبنى FPGA مفهوم مصفوفة الخلايا المنطقية LCA (مصفوفة الخلايا المنطقية)، والتي تتضمن ثلاثة أجزاء: الكتلة المنطقية القابلة للتكوين (CLB)، وكتلة الإدخال والإخراج (IOB) والاتصال البيني.
صفيف البوابة القابلة للبرمجة الميدانية (FPGA) هو جهاز قابل للبرمجة. بالمقارنة مع الدوائر المنطقية التقليدية ومصفوفات البوابات (مثل أجهزة PAL وGAL وCPLD)، تتمتع FPGA ببنية مختلفة.
يستخدم FPGA جدول بحث صغير (16×1RAM) لتحقيق المنطق التوافقي. يتم توصيل كل جدول بحث بمدخل flip-flop، ويقوم flip-flop بتشغيل الدوائر المنطقية الأخرى أو I/O لتشكيل مجموعة يمكن تحقيقها.
يمكن للوظيفة المنطقية أيضًا تحقيق وحدة الوحدة المنطقية الأساسية لوظيفة المنطق المتسلسل. ترتبط هذه الوحدات ببعضها البعض أو بوحدات الإدخال/الإخراج بواسطة أسلاك معدنية. يتم تحقيق منطق FPGA عن طريق تحميل بيانات البرمجة إلى وحدة التخزين الثابتة الداخلية.
تحدد القيمة المخزنة في وحدة الذاكرة الوظيفة المنطقية للوحدة المنطقية والاتصال بين الوحدات أو بين الوحدات والإدخال / الإخراج، وتحدد أخيرًا الوظيفة التي يمكن أن تحققها FPGA، وتسمح FPGA ببرمجة غير محدودة.