FPGA(Field-Programmable Gate Array)即現場可編程門陣列,是在PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎上進一步發展的產物。作為專用集成電路(ASIC)領域中的一種半定制電路,FPGA既解決了定制電路的不足,又克服了原有可編程器件門電路數有限的缺點。簡而言之,FPGA就是一個可以通過編程來改變內部結構的芯片。
FPGA采用了邏輯單元陣列LCA(Logic Cell Array)這樣一個概念,內部包括可配置邏輯模塊CLB(Configurable Logic Block)、輸出輸入模塊IOB(Input Output Block)和內部連線(Interconnect)三個部分。FPGA內部有豐富的觸發器和I/O引腳。
從硬件設計的角度看,FPGA設計需要遵循一些基本原則,如速度與面積平衡和互換原則、理解HDL本質的系統原則、以及設計時序穩定的同步設計原則。此外,FPGA的學習也需要掌握硬件描述語言(如Verilog或VHDL),能夠使用EDA工具完成FPGA的代碼設計、仿真驗證、時序設計、綜合和映射,并在開發板上下載并運行例程。
FPGA與單片機在結構上有著顯著的差別。對于單片機而言,FPGA是一種微處理器,類似于電腦的CPU,一般是基于哈佛總線結構或者馮?諾依曼結構。FPGA與單片機相比,其優勢在于可編程性和靈活性,能夠根據不同的需求進行定制化的設計。
需要注意的是,FPGA雖然功能強大,但其成本、功耗和開發復雜性也相對較高,因此在選擇是否使用FPGA時,需要綜合考慮其優勢與劣勢。
總的來說,FPGA入門需要掌握其基本原理、硬件設計原則、硬件描述語言以及EDA工具的使用等知識。通過不斷的學習和實踐,可以逐步掌握FPGA的設計和應用技能。
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