FPGA คืออะไร

การออกแบบ FPGA ไม่ใช่เรื่องง่าย ชิป การวิจัย แต่ใช้ FPGA เป็นหลัก แบบ เพื่อออกแบบผลิตภัณฑ์ในอุตสาหกรรมอื่นๆ FPGA ต่างจาก ASIC ตรงที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการสื่อสาร

ด้วยการวิเคราะห์ตลาดผลิตภัณฑ์ FPGA ทั่วโลกและซัพพลายเออร์ที่เกี่ยวข้อง รวมกับสถานการณ์จริงในปัจจุบันในประเทศของฉันและผลิตภัณฑ์ FPGA ชั้นนำในประเทศ เราสามารถค้นพบทิศทางการพัฒนาในอนาคตของเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้อง ซึ่งจะมีบทบาทสำคัญในการส่งเสริมโดยรวม การปรับปรุงระดับเทคโนโลยีของประเทศของฉัน

เมื่อเปรียบเทียบกับการออกแบบชิปแบบดั้งเดิม ชิป FPGA ไม่ได้จำกัดอยู่เพียงชิปการวิจัยและการออกแบบเท่านั้น แต่ยังสามารถปรับให้เหมาะสมสำหรับผลิตภัณฑ์ในหลายสาขาด้วยความช่วยเหลือของชิปรุ่นเฉพาะ

จากมุมมองของอุปกรณ์ชิป FPGA เองประกอบด้วยวงจรรวมทั่วไปในวงจรกึ่งกำหนดเองซึ่งประกอบด้วยการจัดการดิจิทัล โมดูล, หน่วยฝังตัว, หน่วยเอาต์พุต และหน่วยอินพุต

บนพื้นฐานนี้ ชิป FPGA จำเป็นต้องมุ่งเน้นไปที่การออกแบบการเพิ่มประสิทธิภาพชิปที่ครอบคลุม และเพื่อเพิ่มฟังก์ชันชิปใหม่โดยการปรับปรุงการออกแบบชิปในปัจจุบัน ดังนั้นจึงบรรลุความเรียบง่ายและปรับปรุงประสิทธิภาพของโครงสร้างชิปโดยรวม

โครงสร้างพื้นฐาน
อุปกรณ์ FPGA เป็นวงจรกึ่งกำหนดเองชนิดหนึ่งในวงจรรวมเฉพาะแอปพลิเคชัน ซึ่งเป็นอาร์เรย์ลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้ ซึ่งสามารถแก้ปัญหาวงจรเกตน้อยลงในอุปกรณ์ดั้งเดิมได้อย่างมีประสิทธิภาพ

โครงสร้างพื้นฐานของ FPGA ประกอบด้วยหน่วยอินพุตและเอาท์พุตที่ตั้งโปรแกรมได้ บล็อกลอจิกที่กำหนดค่าได้ โมดูลการจัดการนาฬิกาดิจิทัล บล็อก RAM แบบฝัง ทรัพยากรการเดินสาย ฮาร์ดคอร์เฉพาะแบบฝัง และหน่วยการทำงานแบบฝังพื้นฐาน

เนื่องจาก FPGA มีคุณลักษณะของทรัพยากรการเดินสายที่เพียงพอ การตั้งโปรแกรมซ้ำ การบูรณาการที่สูง และการลงทุนต่ำ จึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านการออกแบบวงจรดิจิทัล

กระบวนการออกแบบ FPGA ประกอบด้วยการออกแบบอัลกอริทึม การจำลองและการออกแบบโค้ด การดีบักบอร์ด นักออกแบบ และความต้องการที่แท้จริงในการสร้างสถาปัตยกรรมอัลกอริทึม ใช้ EDA เพื่อสร้างแผนการออกแบบ หรือใช้ HD เพื่อเขียนโค้ดการออกแบบ ผ่านการจำลองโค้ดเพื่อให้แน่ใจว่าแผนการออกแบบตรงตาม ข้อกำหนดที่แท้จริงและสุดท้ายการดีบักระดับบอร์ดใช้วงจรการกำหนดค่าเพื่อดาวน์โหลดไฟล์ที่เกี่ยวข้องไปยังชิป FPGA เพื่อตรวจสอบผลการทำงานจริง

หลักการทำงาน
FPGA นำแนวคิดของอาร์เรย์เซลล์ลอจิก LCA (Logic Cell Array) มาใช้ ซึ่งประกอบด้วยสามส่วน: Configurable Logic Block (CLB), Input Output Block (IOB) และการเชื่อมต่อถึงกัน

Field Programmable Gate Array (FPGA) เป็นอุปกรณ์ที่ตั้งโปรแกรมได้ เมื่อเปรียบเทียบกับวงจรลอจิกแบบดั้งเดิมและอาร์เรย์เกท (เช่น อุปกรณ์ PAL, GAL และ CPLD) FPGA มีโครงสร้างที่แตกต่างกัน

FPGA ใช้ตารางค้นหาขนาดเล็ก (16×1RAM) เพื่อทราบถึงตรรกะเชิงผสม ตารางค้นหาแต่ละตารางเชื่อมต่อกับอินพุตของ D ฟลิปฟล็อป และฟลิปฟล็อปจะขับเคลื่อนวงจรลอจิกหรือ I/O อื่นๆ เพื่อสร้างชุดค่าผสมที่สามารถรับรู้ได้

ฟังก์ชันลอจิกยังสามารถรับรู้ถึงโมดูลหน่วยลอจิกพื้นฐานของฟังก์ชันลอจิกตามลำดับ โมดูลเหล่านี้เชื่อมต่อถึงกันหรือโมดูล I/O ด้วยสายไฟโลหะ ตรรกะ FPGA เกิดขึ้นได้จากการโหลดข้อมูลการเขียนโปรแกรมลงในหน่วยจัดเก็บข้อมูลแบบคงที่ภายใน

ค่าที่เก็บไว้ในหน่วยหน่วยความจำจะกำหนดฟังก์ชันลอจิกของหน่วยลอจิกและการเชื่อมต่อระหว่างโมดูลหรือระหว่างโมดูลกับ I/O และสุดท้ายจะกำหนดฟังก์ชันที่ FPGA สามารถทำได้ FPGA อนุญาตให้ตั้งโปรแกรมได้ไม่จำกัด