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FPGA(现场可编程门阵列)的工作原理主要基于其内部的可配置逻辑模块(CLB)、输入输出模块(IOB)和内部连线(Interconnect)三个部分。
首先,FPGA是由存放在片内RAM中的程序来设置其工作状态的。这些存储单元被称为配置存储单元(CMUs),用于存储逻辑门和内部互连网络的配置信息。
当FPGA开始工作时,它首先从外部源(如EPROM)中读取配置数据,然后将这些数据加载到内部的配置RAM中。这些数据定义了FPGA中的各个逻辑门的功能以及它们之间的连接方式。这个过程被称为FPGA的配置或编程。
一旦配置完成,FPGA就可以开始执行逻辑运算了。每个逻辑门都有一个输入和一个输出,它们可以执行各种逻辑操作(如与、或、非、异或等),将输入信号转换为输出信号。这些逻辑门通过FPGA内部的互连网络相互连接,从而形成一个复杂的逻辑电路。
在FPGA中,逻辑电路的设计和实现通常使用硬件描述语言(HDL)如VHDL或Verilog来描述。这些描述定义了电路的功能和信号流,然后通过各种电子设计自动化(EDA)工具进行辅助设计、综合化、布局和布线等处理,最终将设计转化为可以在FPGA上实现的逻辑电路。
另外,FPGA的编程并不需要专用的FPGA编程器,只需要使用通用的EPROM、PROM编程器即可。当需要修改FPGA的功能时,只需要更换一片EPROM即可。因此,FPGA的使用非常灵活,可以根据不同的应用需求进行配置和重新编程。
FPGA开发流程通常包括以下步骤:
如何选择合适的FPGA芯片,以及如何评估其性能:
FPGA的一些应用场景:
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