【FPGA经典试题】FPGA内部资源模块——打响FPGA学习第一炮

FPGA

⑴ 结合Xilinx、Altera 等公司的FPGA 芯片，简要罗列一下FPGA 内部的资源或专用模块，并简要说明这些资源的一些作用或用途。（至少列出5 项，越多越好）
⑵ 如果，对内部特定资源，曾有应用经历，结合个人理解和体验，简要说明初步的设计技巧或设计经验。
1．可编程输入输出单元（IOB）
可编程输入/输出单元简称I/O 单元，是芯片与外界电路的接口部分，完成不同电气特性下对输入/输出信号的驱动与匹配要求，其示意结构如图1-2 所示。PGA 内的I/O 按组分类，每组都能够独立地支持不同的I/O 标准。通过软件的灵活配置，可适配不同的电气标准与I/O 物理特性，可以调整驱动电流的大小，可以改变上、下拉电阻。目前，I/O 口的频率也越来越高，一些高端的FPGA 通过DDR 寄存器威廉希尔官方网站可以支持高达2Gbps 的数据速率。

外部输入信号可以通过 IOB 模块的存储单元输入到FPGA 的内部，也可以直接输入FPGA 内部。当外部输入信号经过IOB 模块的存储单元输入到FPGA 内部时，其保持时间（Hold time）的要求可以降低，通常默认为0。为了便于管理和适应多种电器FPGA 的IOB 被划分为若干个组（bank），每个bank 的接口标准由其接口电压VCCO 决定，一个bank 只能有一种VCCO，但不同bank 的VCCO 可以不同。只有相同电气标准的端口才能连接在一起，VCCO 电压相同是接口标准的基本条件。

2．可配置逻辑块（CLB）
CLB 是FPGA 内的基本逻辑单元。CLB 的实际数量和特性会依器件的不同而不同，但是每个CLB 都包含一个可配置开关矩阵，此矩阵由4 或6 个输入、一些选型电路（多路复用器等）和触发器组成。开关矩阵是高度灵活的，可以对其进行配置以便处理组合逻辑、移位寄存器或RAM。在Xilinx 公司的FPGA 器件中，CLB 由多个（一般为4 个或2 个）相同的Slice 和附加逻辑构成，每个CLB 模块不仅可以用于实现组合逻辑、时序逻辑，还可以配置为分布式RAM 和分布式ROM。

3．数字时钟管理模块（DCM）
业内大多数 FPGA 均提供数字时钟管理（Xilinx 的全部FPGA 均具有这种特性）。Xilinx 推出最先进的FPGA 提供数字时钟管理和相位环路锁定。相位环锁定能够提供精确的时钟综合，且能够降低抖动，并实现过滤功能。
4．嵌入式块 RAM（BRAM）
大多数 FPGA 都具有内嵌的块RAM，这大大拓展了FPGA 的应用范围和灵活性。块RAM 可被配置为单端口RAM、双端口RAM、内容地址存储器（CAM）以及FIFO 等常用存储结构。可以根据需要改变其位宽和深度，但要满足两个原则：首先，修改后的容量（位宽深度）不能大于 18k 比特；其次，位宽最大不能超过36 比特。当然，可以将多片块RAM 级联起来形成更大的RAM，此时只受限于芯片内块RAM 的数量，而不再受上面两条原则约束。
5．丰富的布线资源
布线资源连通 FPGA 内部的所有单元，而连线的长度和工艺决定着信号在连线上的驱动能力和传输速度。FPGA 芯片内部有着丰富的布线资源，根据工艺、长度、宽度和分布位置的不同而划分为４类不同的类别。第一类是全局布线资源，用于芯片内部全局时钟和全局复位/置位的布线；第二类是长线资源，用以完成芯片Bank 间的高速信号和第二全局时钟信号的布线；第三类是短线资源，用于完成基本逻辑单元之间的逻辑互连和布线；第四类是分布式的布线资源，用于专有时钟、复位等控制信号线。

6．底层内嵌功能单元
内嵌功能模块主要指 DLL（Delay Locked Loop）、PLL（Phase Locked Loop）、DSP 和CPU 等软处理核（Soft Core）。现在越来越丰富的内嵌功能单元，使得单片FPGA 成为了系统级的设计工具，使其具备了软硬件联合设计的能力，逐步向SOC 平台过渡。 DLL 和PLL 具有类似的功能，可以完成时钟高精度、低抖动的倍频和分频，以及占空比调整和移相等功能。Xilinx 公司生产的芯片上集成了DLL，Altera 公司的芯片集成了PLL。

7. 内嵌专用硬核
内嵌专用硬核是相对底层嵌入的软核而言的，指FPGA 处理能力强大的硬核（Hard Core），等效于ASIC 电路。为了提高FPGA 性能，芯片生产商在芯片内

朱富文 · 2012-3-8 11:29:16

青蛙 · 2012-3-8 12:28:54

好像没写完。

李罡 · 2012-4-11 00:27:13

见识了。。谢谢

李罡 · 2012-4-11 00:33:07

见识了。。谢谢

许宽 · 2012-5-11 21:43:04

好哦

2012-5-12 09:25:26

看看先

陈伦 · 2012-5-15 22:22:57

谢啦谢啦

光光 · 2012-5-16 11:39:51

还可以

海牛 · 2012-7-26 10:25:54

顶顶顶顶的顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶

海牛 · 2012-7-29 11:44:20

ddddddddddddddddd

田文 · 2012-7-29 17:30:52

{:soso_e192:}

wowerdong · 2012-8-2 12:12:54

木心易 · 2012-8-4 09:46:06

lz好人

来来来 · 2013-3-24 17:38:47

王立新 · 2013-5-14 22:47:28

顶顶顶顶

柯有哲 · 2013-12-12 00:08:09

很好很强大，谢楼主分享

yuzhiwen728 · 2014-7-19 10:40:46

顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶

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