Thiết kế FPGA không đơn giản Chip nghiên cứu, nhưng chủ yếu sử dụng FPGA kiểu mẫu để thiết kế các sản phẩm trong các ngành công nghiệp khác. Không giống như ASIC, FPGA được sử dụng rộng rãi trong ngành truyền thông.
Thông qua việc phân tích thị trường sản phẩm FPGA toàn cầu và các nhà cung cấp liên quan, kết hợp với tình hình thực tế hiện tại ở nước ta và các sản phẩm FPGA hàng đầu trong nước, chúng ta có thể khám phá hướng phát triển trong tương lai của các công nghệ liên quan, điều này sẽ đóng vai trò rất quan trọng trong việc thúc đẩy tổng thể nâng cao trình độ công nghệ của nước tôi.
So với thiết kế chip truyền thống, chip FPGA không chỉ giới hạn ở việc nghiên cứu, thiết kế chip mà còn có thể tối ưu hóa cho các sản phẩm thuộc nhiều lĩnh vực với sự trợ giúp của các mẫu chip cụ thể.
Từ góc độ của các thiết bị chip, bản thân FPGA tạo thành một mạch tích hợp điển hình trong một mạch bán tùy chỉnh, chứa bộ điều khiển kỹ thuật số. mô-đun, đơn vị nhúng, đơn vị đầu ra và đơn vị đầu vào.
Trên cơ sở đó, các chip FPGA cần tập trung vào thiết kế tối ưu hóa chip toàn diện và bổ sung các chức năng chip mới bằng cách cải tiến thiết kế chip hiện tại, từ đó đạt được sự đơn giản hóa và cải thiện hiệu suất của cấu trúc chip tổng thể.
Cấu trúc cơ bản
Thiết bị FPGA là một loại mạch bán tùy chỉnh trong mạch tích hợp dành riêng cho ứng dụng, là một mảng logic lập trình, có thể giải quyết hiệu quả vấn đề có ít mạch cổng hơn trong thiết bị gốc.
Cấu trúc cơ bản của FPGA bao gồm các đơn vị đầu vào và đầu ra có thể lập trình, khối logic có thể cấu hình, mô-đun quản lý đồng hồ kỹ thuật số, RAM khối nhúng, tài nguyên nối dây, lõi cứng chuyên dụng nhúng và các đơn vị chức năng nhúng bên dưới.
Bởi vì FPGA có đặc điểm là nguồn tài nguyên nối dây dồi dào, lập trình lặp lại, tích hợp cao và đầu tư thấp nên nó đã được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực thiết kế mạch kỹ thuật số.
Quy trình thiết kế FPGA bao gồm thiết kế thuật toán, mô phỏng và thiết kế mã, gỡ lỗi bảng, nhà thiết kế và nhu cầu thực tế để thiết lập kiến trúc thuật toán, sử dụng EDA để thiết lập kế hoạch thiết kế hoặc HD để viết mã thiết kế, thông qua mô phỏng mã để đảm bảo rằng kế hoạch thiết kế đáp ứng yêu cầu thực tế, và cuối cùng là gỡ lỗi Cấp độ bo mạch, sử dụng mạch cấu hình để tải các tệp có liên quan xuống chip FPGA để xác minh hiệu quả hoạt động thực tế.
Nguyên tắc làm việc
FPGA áp dụng khái niệm mảng ô logic LCA (Mảng ô logic), bao gồm ba phần: Khối logic có thể định cấu hình (CLB), Khối đầu ra đầu vào (IOB) và Kết nối.
Mảng cổng lập trình trường (FPGA) là một thiết bị có thể lập trình được. So với các mạch logic và mảng cổng truyền thống (chẳng hạn như các thiết bị PAL, GAL và CPLD), FPGA có cấu trúc khác.
FPGA sử dụng bảng tra cứu nhỏ (16×1RAM) để nhận ra logic tổ hợp. Mỗi bảng tra cứu được kết nối với đầu vào của flip-flop D và flip-flop điều khiển các mạch logic hoặc I/O khác để tạo thành một tổ hợp có thể thực hiện được.
Chức năng logic cũng có thể nhận ra mô-đun đơn vị logic cơ bản của chức năng logic tuần tự. Các mô-đun này được kết nối với nhau hoặc các mô-đun I/O bằng dây kim loại. Logic FPGA được hiện thực hóa bằng cách tải dữ liệu lập trình vào bộ lưu trữ tĩnh bên trong.
Giá trị được lưu trữ trong đơn vị bộ nhớ xác định chức năng logic của đơn vị logic và kết nối giữa các mô-đun hoặc giữa các mô-đun và I/O, và cuối cùng xác định chức năng mà FPGA có thể thực hiện, FPGA cho phép lập trình không giới hạn.