Entwodiksyon nan FPGA | Estrikti, Eleman, Aplikasyon

Nan atik sa a, nou pral wè yon sijè espesyal ki rele Field Programmable Gate Arrays oswa tou senpleman FPGA. Nou pral eksplore konsèp nan Aparèy lojik pwogramasyon ak diferan kalite Aparèy Programmable Field (FPD) tankou PLA, PAL, CPLD, FPGA. Epitou, nou pral wè achitekti yon Aparèy FPGA tipik ansanm ak avantaj li yo.Entwodiksyon Plan Yon Nòt Brèf sou PLD (Aparèy Lojik Pwogramasyon) Diferan Kalite PLDs. Aparèy lojik Programmable (CPLD)Field Programmable Gate Arrays (FPGA)Ki sa ki se yon FPGA?Eleman yon FPGALogic BlockRoutingFPGA Programming TechnologiesSRAMEEPROM / FlashAnti-FuseAplikasyon EntwodiksyonField Programmable Gate Arrays (FPGA) se ICs dijital (Entegrated Programme Circuits) ki konsèpte enjenyè kenkayri yo. yon lojik dijital Customized selon kondisyon li yo. Tèm "Field Programable" la vle di ke lojik dijital IC a pa fiks pandan fabrikasyon li (oswa fabwikasyon), men pito li pwograme pa itilizatè final la (designer). Pou kapab bay pwogramasyon sa a, yon FPGA konsiste de Configurable. (oswa Pwogramasyon) Blòk lojik ak entèkoneksyon configurable ant blòk sa yo. Lojik configurable sa a ak entèkoneksyon (Routage) FPGA yo fè yo objektif jeneral ak fleksib men an menm tan an, li tou fè yo ralanti ak pouvwa grangou lè yo konpare ak yon ASIC kalib ki sanble ak selil estanda. Li te plis pase twa deseni depi entwodiksyon de FPGA yo nan mache a ak nan ire long sa a, yo te sibi yon gwo avansman teknolojik ak te vin yon popilarite kontinyèlman ap grandi. konsèp nan Aparèy lojik pwogramab. Se konsa, ki sa ki se yon PLD? Li se yon IC ki gen yon gwo kantite pòtay Lojik ak Flip-flops ki ka konfigirasyon pa itilizatè a pou aplike yon gran varyete fonksyon. pòtay yo ak entèkoneksyon yo ka konfigirasyon pa yon pwosesis pwogramasyon.PLD yo patikilyèman itil lè yon enjenyè vle aplike yon lojik Customized epi li se restriksyon sou sikui yo entegre pre-konfigirasyon. PLD yo bay yon fason pou aplike yon kous dijital koutim atravè pouvwa konfigirasyon pyès ki nan konpitè olye ke yo aplike li lè l sèvi avèk yon lojisyèl. Yo se: Aparèy lojik pwogramasyon senp (SPLD) Aparèy lojik pwogramasyon konplèks (CPLD) Array Gate Programmable Field (FPGA) Aparèy lojik Programmable senp yo divize an plis: Programmable Logic Array (PLA)Programmable Array Logic (PAL)Lojik Programmable Array (PAL) GAL) Ann wè kounye a kèk detay debaz sou tout PLD sa yo. Programmable Logic Array (PLA)Yon PLA konsiste de yon avyon pòtay AND ki gen entèkonekte pwogramasyon ak yon avyon pòtay OSWA ki gen entèkoneksyon pwogramab. Sa ki anba la a se yon senp kat antre - kat pwodiksyon PLA ak AND & OR gates.Any D 'ka konekte ak nenpòt pòtay AK pa konekte liy yo entèkonekte orizontal ak vètikal. Lè sa a, rezilta yo soti nan diferan AK pòtay yo ka aplike nan nenpòt nan pòtay yo OSWA ak entèrkonèksyon pwogramab. Programmable Array Logic (PAL) Yon PAL se menm jan ak PLA a men diferans lan se ke nan PAL, se sèlman avyon an AK pòtay pwogramasyon pandan y ap la. OSWA avyon pòtay fiks pandan fabrikasyon. Menm si PAL yo mwens fleksib pase PLA yo, yo elimine reta tan ki asosye ak pwogram OR Gates.Generic Array Logic (GAL)Achitekti ki gen bon konprann, yon GAL sanble ak yon PAL men diferans lan chita nan estrikti pwogramasyon. PAL yo sèvi ak PROM, ki se yon sèl fwa pwogramasyon, pandan y ap GAL itilize EEPROM, ki ka repwograme.  Aparèy lojik pwogramasyon konplèks (CPLD) Lè nou soti nan aparèy SPLD, nou jwenn CPLD. Li devlope sou aparèy SPLD pou kreye desen pi gwo ak konplèks. Yon CPLD konsiste de yon blòk lojik nimewo (oswa blòk fonksyonèl), ki entènman konsiste de swa yon Pal oswa yon PAL ansanm ak yon Macrocell.Macrocell konsiste de nenpòt sikwi adisyonèl ak kontwòl polarite siyal bay siyal vre oswa konpleman li yo.  Field Programmable Gate Arrays (FPGA) Konpleksite ki gen bon konprann, CPLD yo pi konplèks pase SPLD yo. Men, FPGA yo menm pi konplèks pase CPLDs. Achitekti yon FPGA se konplètman diferan paske li konsiste de Selil lojik pwogramasyon, entèrkonèksyon pwogramasyon ak blòk IO pwogramasyon. Ki sa ki se yon FPGA? Field Programmable Gate Arrays oswa FPGA an ti bout tan yo se pre-fabrike aparèy Silisyòm ki gen ladann yon matris nan lojik reconfigurable. sikwi ak entèrkonèksyon pwogramab ranje nan yon etalaj ki genyen de dimansyon. Selil lojik pwogramab yo ka konfigirasyon pou fè nenpòt fonksyon dijital ak entèrkonèksyon yo pwogramasyon (oswa switch) bay koneksyon ki genyen ant selil lojik diferan. Sèvi ak yon FPGA, ou ka aplike nenpòt konsepsyon koutim lè w espesifye lojik oswa fonksyon chak blòk lojik ak anviwònman. koneksyon chak switch pwogramasyon. Depi pwosesis sa a nan konsepsyon yon sikwi koutim fèt nan jaden an olye ke nan yon fab, se aparèy la ke yo rekonèt kòm "Field Programmable". Imaj sa a montre yon estrikti tipik entèn nan yon FPGA nan yon sans trè laj. Kòm ou ka wè. , nwayo a nan FPGA a konpoze de selil lojik configurable ak entèkoneksyon pwogramasyon. Sa yo antoure pa yon kantite blòk IO pwogramasyon, ki itilize pou pale ak mond lan ekstèn. Konpozan nan yon FPGA Ann kounye a gade pi pre nan estrikti a nan yon FPGA. Tipikman, yon FPGA konsiste de twa eleman debaz. Yo se: Selil Lojik Pwogramab (oswa Blòk Lojik) - responsab pou mete ann aplikasyon fonksyon lojik debaz yo. Programmable Routage - responsab pou konekte Blòk Lojik yo. Blòk IO - ki konekte ak Blòk Lojik yo atravè wout la epi ede fè koneksyon ekstèn. Blòk lojik Blòk lojik nan FPGA ki baze sou Xilinx yo rele kòm Blòk lojik Configurable oswa CLB pandan y ap estrikti ki sanble nan FPGA ki baze sou Altera yo rele Logic Array Blocks oswa LAB. Ann sèvi ak tèm CLB pou diskisyon sa a. Yon CLB se eleman debaz nan yon FPGA, ki bay tou de lojik ak fonksyonalite depo. Blòk lojik debaz la ka nenpòt bagay tankou yon tranzistò, yon pòtay NAND, Multiplexors, Look-up Table (LUT), yon estrikti tankou PAL oswa menm yon processeur. Tou de Xilinx ak Altera itilize blòk lojik ki baze sou Look-up Table (LUT) pou aplike lojik la ansanm ak fonksyonalite depo yo. Eleman lojik debaz se yon konbinezon de yon tab Look-up (ki se klòch ki fèt ak SRAM ak Multiplexors) ak yon Flip-flop.Yon LUT ak 'n' entrées konsiste de 2n Bits konfigirasyon, ki fè yo aplike pa SRAM Cells. Lè l sèvi avèk Bits 2n SRAM sa yo, LUT a ka konfigirasyon pou aplike nenpòt fonksyon lojik.RoutingSi se Blòk lojik yo bay fonksyonalite enfòmatik yo, Lè sa a, rezo routage pwogramasyon an responsab pou entèkoneksyon blòk lojik sa yo. Rezo routage a bay entèkoneksyon ant yon blòk lojik ak lòt, osi byen ke ant blòk lojik la ak blòk IO pou konplètman aplike yon sikwi koutim. Fondamantalman, rezo routage a konsiste de konekte fil ak switch pwogramasyon, ki ka konfigirasyon lè l sèvi avèk nenpòt nan yo. teknoloji pwogramasyon. Gen fondamantalman de kalite routage architectures. Yo se: Island Style Routing (ki rele tou Mesh Routing)Yerachical RoutageNan achitekti wout zile style, blòk lojik yo ranje nan yon etalaj ki genyen de dimansyon epi yo konekte youn ak lòt lè l sèvi avèk yon rezo routage pwogramasyon. Sa a se kalite routage lajman ki itilize nan FPGA komèsyal yo. Anpil blòk lojik yo limite nan yon seri lokal nan koneksyon ak achitekti routage yerarchik fè pou sèvi ak karakteristik sa a lè li divize blòk yo lojik nan plizyè gwoup oswa grap. Si blòk lojik yo abite nan menm gwoup la, Lè sa a, routage yerachi a konekte yo nan yon nivo ki ba nan yerachi. sou achitekti rprogrammabl FPGA yo yon ti jan, men kounye a kite nou wè kèk nan teknik ki pi souvan itilize pwogramasyon ki responsab pou achitekti reconfigurable sa yo. teknoloji yo enkli EPROM ak Fusible Link men yo itilize nan CPLD ak lòt PLD men se pa nan FPGA, Pakonsekan, se pou nou kenbe diskisyon an limite a sa sèlman teknoloji pwogramasyon FPGA ki gen rapò. SRAM se kout pou RAM estatik pandan y ap DRAM se kout pou Ram dinamik. SRAM fèt lè l sèvi avèk tranzistò ak tèm estatik la vle di ke valè a chaje sou yon selil memwa debaz SRAM ap rete menm jan an jiskaske yo fè espre chanje oswa lè yo retire pouvwa a. .Sa a se kontrèman ak DRAM a, ki gen ladann yon konbinezon de yon tranzistò ak yon kondansateur. Tèm dinamik refere a lefèt ke valè a chaje nan selil memwa DRAM debaz la valab jiskaske gen chaj nan kondansateur la. Kòm kondansateur pèdi chaj li sou tan, selil memwa a dwe rechaje detanzantan pou kenbe chaj la. Sa a se konnen tou kòm entérésan. Anpil machann FPGA aplike selil memwa estatik nan FPGA ki baze sou SRAM pou pwogramasyon. FPGA ki baze sou SRAM yo te itilize pou pwograme tou de selil lojik yo ak entèrkonèksyon yo epi yo te vin byen dominan akòz re-programmabilite yo ak itilizasyon teknoloji CMOS, ki se li te ye pou konsomasyon pouvwa ki ba dinamik, gwo vitès ak entegrasyon pi sere.EEPROM / FlashA yon altènatif fèmen nan teknoloji pwogramasyon ki baze sou SRAM baze sou EEPROM oswa teknoloji pwogramasyon Flash. Avantaj prensipal la nan pwogramasyon ki baze sou flash se nati ki pa temèt li yo. Menm si flash sipòte re-programmabilite, kantite fwa sa a ka fè se piti anpil lè yo konpare ak yon teknoloji SRAM.Anti-Fuse Teknoloji pwogramasyon anti-fuse a se yon ansyen teknik nan pwodwi yon sèl-fwa aparèy pwogramasyon. Yo aplike lè l sèvi avèk yon lyen ki rele antifuse a, ki nan eta li pa pwograme gen yon rezistans trè wo epi yo ka konsidere kòm yon sikwi louvri.Lè pwogramasyon, se yon vòltaj segondè ak aktyèl apwovizyone nan opinyon an. Kòm yon rezilta, antifuse a, ki se okòmansman nan fòm lan nan Silisyòm amorphe (fondamantalman yon izolasyon ki gen rezistans trè wo) ki lye ak de tren metal, vini nan lavi pa konvèti nan yon kondiktè polysilicon.When konpare ak de lòt teknoloji yo, antifuse la. youn okipe pi piti espas men li vini sèlman kòm opsyon pwogramasyon yon sèl fwa.  Aplikasyon Nan kòmansman ane yo nan entwodiksyon FPGA yo, yo te tipikman itilize yo aplike ti machin eta mwayen konplèks ak travay pwosesis done sou ti done. Kòm konpleksite yo ak kapasite yo te ogmante pandan ane yo, yo te enkòpore nan plizyè aplikasyon pou otomobil, konsomatè ak endistriyèl. Okòmansman, FPGA yo te bay yon opsyon fasil pou pwototip desen ASIC yo paske yo ka fasilman rkonfigire pou teste epi eseye plizyè varyasyon pyès ki nan konpitè anvan. finalize konsepsyon prensipal la. Men, kapasite yo nan fonksyone kòm yon pwodwi fen ak relativman kout tan-a-mache ak ti depans aplikasyon, yo te aplike kòm konpetitè dirèk nan kèk ASICs.Modern FPGAs ak miltiplikatè, routage konplèks ak sou-chip RAM ka fasilite operasyon DSP. ki te deja posib sou dedye Digital Signal Processors.With pri a nan FPGAs ap desann, yo ap resevwa konkiran grav nan aplikasyon kontwòl entegre. Yon FPGA ka itilize pou aplike yon processeur mou nan nenpòt mikrokontwolè ansanm ak kapasite IO koutim.Pos ki gen rapò: Entwodiksyon nan ASIC Teknoloji | Diferan Kalite,...Ki sa ki Otomatik Endistriyèl?

Kite yon mesaj 

mesaj Lis