什么是 FPGA？

現(xiàn)場可編程門陣列 (FPGA) 是由通過可編程互連連接的可配置邏輯塊 (CLB) 矩陣構(gòu)成的可編程半導(dǎo)體器件。相對于專為特定設(shè)計(jì)定制構(gòu)建的專用集成電路 (ASIC) 而言，F(xiàn)PGA 能通過編程來滿足應(yīng)用和功能要求。

雖然市面上也有一次性可編程 (OTP) FPGA，但絕大多數(shù)是基于 SRAM 的類型，可隨著設(shè)計(jì)的演化進(jìn)行重編程。

請參考下面的內(nèi)容來具體了解方框圖中的各個(gè)突出顯示區(qū)域。

圖1
FPGA 單元結(jié)構(gòu)。

IOB 細(xì)節(jié)
目前的 FPGA 可支持許多種 I/O 標(biāo)準(zhǔn)，因而為您的系統(tǒng)提供了理想的接口橋接。FPGA 內(nèi)的 I/O 按 bank 分組 (見下圖) ，每個(gè) bank 能獨(dú)立支持不同的 I/O 標(biāo)準(zhǔn)。 目前最先進(jìn)的 FPGA 提供了十多個(gè) I/O bank，能夠提供靈活的 I/O 支持。

CLB 細(xì)節(jié)
可配置邏輯塊是 FPGA 的基本邏輯單元。實(shí)際數(shù)量和特性會依器件的不同而改變，但是每個(gè) CLB 都包含一個(gè)由 4 或 6 個(gè)輸入、一些選擇電路（多路復(fù)用器等）和觸發(fā)器組成的可配置開關(guān)矩陣。開關(guān)矩陣具有高度的靈活性，經(jīng)配置可以處理組合型邏輯、移位寄存器或 RAM。 這里給出了一個(gè)高層次的 CLB 簡介。有關(guān)更多架構(gòu)細(xì)節(jié)，敬請參閱相應(yīng)器件的數(shù)據(jù)手冊。

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DCM 細(xì)節(jié)
業(yè)界大多數(shù) FPGA 均提供數(shù)字時(shí)鐘管理（Xilinx 所有 FPGA 均具有此特性），幾乎消除了過去設(shè)計(jì)者在將全局信號設(shè)計(jì)到 FPGA 中時(shí)不得不面對的歪斜及其它問題。

FPGA 的常見特性
當(dāng)今的 FPGA 已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了先前版本的基本性能，并且整合了如 RAM、時(shí)鐘管理和 DSP 這些常用功能的硬（ASIC 型）塊。  FPGA 的基本組件如下。

可配置邏輯塊 (CLB)
CLB 是 FPGA 的基本邏輯單元。實(shí)際數(shù)量和特性會依器件的不同而改變，但是每個(gè) CLB 都包含一個(gè)由 4 或 6 個(gè)輸入、一些選擇電路（多路復(fù)用器等）和觸發(fā)器組成的可配置開關(guān)矩陣。開關(guān)矩陣具有高度的靈活性，經(jīng)配置可以處理組合型邏輯、移位寄存器或 RAM。 有關(guān)更多架構(gòu)細(xì)節(jié)，敬請參閱相應(yīng)器件的數(shù)據(jù)手冊。
互連
CLB 提供了邏輯性能，靈活的互連布線則負(fù)責(zé)在 CLB 和 I/O 之間傳遞信號。布線有幾種類型，從設(shè)計(jì)用于專門實(shí)現(xiàn) CLB 互連、到器件內(nèi)的高速水平和垂直長線、再到時(shí)鐘與其它全局信號的全局低歪斜布線。除非另行說明，否則設(shè)計(jì)軟件會將互連布線任務(wù)隱藏起來，用戶根本看不到，從而大幅降低了設(shè)計(jì)復(fù)雜性。
SelectIO (IOB)
目前的 FPGA 可支持許多種 I/O 標(biāo)準(zhǔn)，因而為您的系統(tǒng)提供了理想的接口橋接。FPGA 內(nèi)的 I/O 按 bank 分組 (見下圖) ，每個(gè) bank 能獨(dú)立支持不同的 I/O 標(biāo)準(zhǔn)。目前最先進(jìn)的 FPGA 提供了十多個(gè) I/O bank，能夠提供靈活的 I/O 支持。
存儲器
大多數(shù) FPGA 中都提供嵌入式塊 RAM 存儲器，這樣可以在您的設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)片上存儲。這些能為您的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)片上存儲。Xilinx FPGA 提供高達(dá) 10 Mbits 的片上存儲 (每個(gè)區(qū)塊大小為 36 Kbits)，能夠支持真正的雙端口運(yùn)行。
 

完整的時(shí)鐘管理
業(yè)界大多數(shù) FPGA 都提供數(shù)字時(shí)鐘管理（所有 Xilinx FPGA 都具有此特性）Xilinx 推出的最高級 FPGA 提供了數(shù)字時(shí)鐘管理和鎖相環(huán)鎖定功能，不僅提供了精確時(shí)鐘綜合功能，而且能夠降低抖動和實(shí)現(xiàn)過濾。

FPGA 解決方案、應(yīng)用以及終端市場
由于其自身的可編程特性， FPGA 成為了眾多不同的市場的理想選擇。Xilinx 作為業(yè)界領(lǐng)先公司提供了包含 FPGA 器件、高級軟件和可配置即用型 IP 核等在內(nèi)的全套解決方案，可滿足以下市場和應(yīng)用的需求：
應(yīng)用方案
 

航空航天和軍用產(chǎn)品
用于實(shí)現(xiàn)圖形處理、波形生成和 SDR 部分重配置的抗輻射 FPGA 與 IP 核。
汽車
用于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)關(guān)與駕駛員輔助系統(tǒng)、舒適性、便捷性、車載信息娛樂的汽車芯片和 IP 解決方案。
廣播
在視頻和音頻被廣泛采用（從演播室到生產(chǎn)與傳輸，再到消費(fèi)類）的同時(shí)，該解決方案也實(shí)現(xiàn)了一系列廣播鏈任務(wù)。
消費(fèi)類
高性價(jià)比解決方案支持新一代功能齊全的消費(fèi)類應(yīng)用，如整合式手持設(shè)備、數(shù)字平板顯示器、信息家電、家庭網(wǎng)絡(luò)和住宅機(jī)頂盒等。
工業(yè)/科學(xué)/醫(yī)療
工業(yè)解決方案可以解決工業(yè)自動化、電機(jī)控制和高端醫(yī)療成像領(lǐng)域中的特殊市場需求和挑戰(zhàn)。
存儲與服務(wù)器
針對網(wǎng)絡(luò)附加存儲(NAS)、存儲局域網(wǎng)(SAN)、服務(wù)器、存儲設(shè)備等的數(shù)據(jù)處理解決方案。
無線通信
針對無線設(shè)備的RF、基帶、連接、傳輸和網(wǎng)絡(luò)解決方案，可支持 WCDMA、HSDPA、WiMAX等標(biāo)準(zhǔn)。
有線通信
針對可編程網(wǎng)絡(luò)線卡包處理、成幀器/MAC、串行背板以及更多其它應(yīng)用的端對端解決方案
 

技術(shù)解決方案
DSP
Xilinx XtremeDSP™ 計(jì)劃可幫助您開發(fā)出高性能定制 DSP 解決方案，以滿足航空航天和軍用產(chǎn)品、數(shù)字通信、多媒體、視頻以及成像等行業(yè)需求
嵌入式處理
Xilinx 針對您獨(dú)特的餓嵌入式應(yīng)用提供了一系列高度靈活的創(chuàng)新型處理解決方案。