什么是FPGA

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什么是FPGA
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FPGA是 英文Field Programmable Gate Array的缩写，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、EPLD等可编程器件的基础上进一 步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中 的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺 点。
7 q' ~: V' A; A　 FPGA采用了逻辑单元阵列 LCA(Logic Cell Array)这样一个新概念，内部包括可配置逻辑模块 CLB(Configurable Logic Block)、输出输入模块IOB(Input Output Block)和内部连线 (Interconnect)三个部分。FPGA的基本特点主要有：

a) 采用FPGA设计ASIC电路，用户不需要投片生产，就能得到合用的芯片。

b) FPGA可做其它全定制或半定制ASIC电路的中试样片。

c) FPGA内部有丰富的触发器和I/O引脚。

d) FPGA是ASIC电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一。

e) FPGA采用高速CHMOS工艺，功耗低，可以与CMOS、TTL电平兼容。

可以说，FPGA芯片是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一。

FPGA是由存放在片内RAM中的程序来设置其工作状态的，因此，工作时需要对片内的RAM进行编程。用户可以根据不同的配置模式，采用不同的编程方式。

加 电时，FPGA芯片将EPROM中数据读入片内编程RAM中，配置完成后，FPGA进入工作状态。掉电后，FPGA恢复成白片，内部逻辑关系消失， 因 此，FPGA能够反复使用。FPGA的编程无须专用的FPGA编程器，只须用通用的EPROM、PROM编程器即可。当需要修改FPGA功能时，只需 换一 片EPROM即可。这样，同一片FPGA，不同的编程数据，可以产生不同的电路功能。因此，FPGA的使用非常灵活。

FPGA的典型应用

a) FPGA与通信

随 着半导体技术和信号处理技术的进步，无线标准和系统本身也在不断发展。因此需要一个可以提供较宽处理带宽，具有产品及时面市优势的灵活硬件平台来满足这些 需求。FPGA为无线基础设施设计提供所需的处理带宽和灵活性。此外，为缩短产品面市时间，FPGA厂商还会提供多种知识产权(IP)、参考设计。

b) FPGA与消费电子

平 面显示器、便携式媒体播放器以及家庭联网产品等消费品品的功能不断丰富。对采用最新技术的消费类电子生产商而言，如此迅速地发展给他们在时间带来了很大的 竞争压力。在系统中采用低成本FPGA，他们能够迅速无风险地实现产品量产，帮助设计人员及时处理不断出现的变化，保证项目按计划完成。

安全保密的FPGA技术十分适合消费电子应用，Martin Mason认为，以Flash技术为基础的FPGA功耗极低，非常适用于便携式产品中。

c) FPGA与汽车电子

汽车电子市场继续多方面增长，但是主要是在车载音频、信息娱乐系统和驾驶员信息系统方面。市场主要包括信息娱乐和通信、辅助驾驶系统、舒适和方便等几部分。FPGA可应用于汽车中的GPS巡航系统、驾驶员信息系统、距离控制、防撞、后座娱乐、自适应巡航控制、声音识别等。

除 可靠性与安全性要求外，车用电子产品的生命周期也短，且对产品上市时间与功能的要求也相当严格，特性与消费性市场颇为相似，再加上增长可期，也让FPGA 各厂商不约而同地将触角延伸至此。但Lattice认为，车用电子器件有一定的门坎，且目前相关的技术也已成熟，因此切入不易，反倒是车用娱乐系统的机会 较大，FPGA可扮演加速上市的角色，通过FPGA可以协助业者轻松将它实现。

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