现场可编程逻辑门阵列

现场可编程逻辑门阵列(英语:Field Programmable Gate Array,缩写为FPGA),它以PAL、GAL、CPLD等可编程逻辑器件为技术基础发展而成。作为特殊应用集成电路中的一种半定制电路,它既弥补全定制电路不足,又克服原有可编程逻辑控制器门电路数有限的缺点。

概要

目前以硬件描述语言(Verilog或VHDL)描述的逻辑电路,可以利用逻辑合成和布局、布线工具软件,快速地刻录至FPGA上进行测试,这一过程是现代集成电路设计验证的技术主流。这些可编程逻辑组件可以被用来实现一些基本的逻辑门数字电路(比如与门、或门、异或门、非门)或者更复杂一些的组合逻辑功能,比如译码器等。在大多数的FPGA里面,这些可编辑的组件里也包含记忆组件,例如触发器(Flip-flop)或者其他更加完整的记忆块,从而构成时序逻辑电路。

系统设计师可以根据需要,通过可编辑的连接,把FPGA内部的逻辑块连接起来。这就好像一个电路试验板被放在了一个芯片里。一个出厂后的成品FPGA的逻辑块和连接可以按照设计者的需要而改变,所以FPGA可以完成所需要的逻辑功能。

FPGA一般来说比特殊应用集成电路(ASIC)的速度要慢,无法完成更复杂的设计,并且会消耗更多的电能。但是,FPGA具有很多优点,比如可以快速成品,而且其内部逻辑可以被设计者反复修改,从而改正程序中的错误,此外,使用FPGA进行调试的成本较低。厂商也可能会提供便宜、但是编辑能力有限的FPGA产品。因为这些芯片有的可编辑能力较差,所以这些设计的开发是在普通的FPGA上完成的,然后将设计转移到一个类似于专用集成电路的芯片上。在一些技术更新比较快的行业,FPGA几乎是电子系统中的必要部件,因为在大批量供货前,必须迅速抢占市场,这时FPGA方便灵活的优势就显得很重要。

基本组成

  • 静态随机存取存储器(SRAM) - 基于静态存储器static memory技术。系统内可编程和再程序化(re-programmable)。须要外部启动组件(external boot devices)。 CMOS。
  • 反熔丝 - 可刻录一次。通常为CMOS。
  • PROM(一次性可编程EPROM) - 可编程只读存储器技术,可刻录一次。使用塑料封装,无窗,不能清除内容。
  • EPROM - 可清除可编程只读存储器技术,有窗,经紫外线照射可清除内容。
  • EEPROM - 可电气清除可编程只读存储器技术,可用电气信号清除内容。
  • 闪存 - 一种特殊的EEPROM。
  • 熔丝 - 可刻录一次。通常为双极性的。不能清除内容。

我的理解

FPGA是一种对芯片的逻辑门连接电路进行编程的一种技术

Verilog

Verilog是一种用于描述、设计电子系统(特别是数字电路)的硬件描述语言,主要用于在集成电路设计,特别是超大规模集成电路的计算机辅助设计。Verilog是电气电子工程师学会(IEEE)的1364号标准。
Verilog能够在多种抽象级别对数字逻辑系统进行描述:既可以在晶体管级、逻辑门级进行描述,也可以在寄存器传输级对电路信号在寄存器之间的传输情况进行描述。除了对电路的逻辑功能进行描述,Verilog代码还能够被用于逻辑仿真、逻辑综合,其中后者可以把寄存器传输级的Verilog代码转换为逻辑门级的网表,从而方便在现场可编程逻辑门阵列上实现硬件电路,或者让硬件厂商制造具体的专用集成电路。设计人员还可以利用Verilog的扩展部分Verilog-AMS进行模拟电路和混合信号集成电路的设计。
转自维基百科现场可编程逻辑门阵列 Verilog