FPGA特点及其生产厂商

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简介:FPGA特点及其生产厂商

一、什么是FPGA

FPGA是英文FieldProgrammableGateArray的缩写,即现场可编程门阵列,它是在可编程阵列逻辑PAL(ProgrammableArrayLogic)、门阵列逻辑GAL(GateArrayLogic)、可编程逻辑器件PLD(ProgrammableLogicDevice)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(ApplicationSpecificIntegratedCircuit)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。FPGA能完成任何数字器件的功能,上至高性能CPU,下至简单的74系列电路,都可以用FPGA来实现。

二、FPGA的特点

FPGA具有体系结构和逻辑单元灵活、集成度高以及适用范围宽等特点。

兼容了PLD和通用门阵列的优点,可实现较大规模的电路,编程也很灵活。与门阵列等其它ASIC相比,它又具有设计开发周期短、设计制造成本低、开发工具先进、标准产品无需测试、质量稳定以及可实时在线检验等优点,因此被广泛应用于产品的原型设计和产品生产(一般在10,000件以下)之中。几乎所有应用门阵列、PLD和中小规模通用数字集成电路的场合均可应用FPGA

FPGA采用了逻辑单元阵列LCA(LogicCellArray)这样一个新概念,内部包括可配置逻辑模块CLB(ConfigurableLogicBlock)、输出输入模块IOB(InputOutputBlock)和内部连线(Interconnect)三个部分。FPGA的基本特点主要有:

一是采用FPGA设计ASIC电路,用户不需要投片生产,就能得到合用的芯片。

二是FPGA可做其它全定制或半定制ASIC电路的中试样片。

三是FPGA内部有丰富的触发器和I/O引脚。

四是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。

五是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、可兼容性的最佳选择之一。目前FPGA的品种很多,有XILINX的XC系列、TI公司的TPC系列、ALTERA公司的FIEX系列等。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有多种配置模式:并行主模式为一片FPGA加一片EPROM的方式;主从模式可以支持一片PROM编程多片FPGA;串行模式可以采用串行PROM编程FPGA;外设模式可以将FPGA作为微处理器的外设,由微处理器对其编程。

三、FPGA厂商

1、Altera

Altera的主流FPGA分为两大类,一种侧重低成本应用,容量中等,性能可以满足一般的逻辑设计要求,如Cyclone,CycloneII;还有一种侧重于高性能应用,容量大,性能能满足各类高端应用,如Startix,StratixII等,用户可以根据自己实际应用要求进行选择。在性能可以满足的情况下,优先选择低成本器件。

2、Xilinx

Xilinx的主流FPGA分为两大类,一种侧重低成本应用,容量中等,性能可以满足一般的逻辑设计要求,如Spartan系列;还有一种侧重于高性能应用,容量大,性能能满足各类高端应用,如Virtex系列,用户可以根据自己实际应用要求进行选择。在性能可以满足的情况下,优先选择低成本器件。

3、Actel

1.SX-A系列2.SX系列3.MX系列4.ProASIC系列5.其它系列:如1200XL、3200DX、ACT3和ACT1等

4、Lattice

主要系列有:LatticeECP2LatticeECP2MLatticeSCLatticeEC/ECPLatticeXP其中Altera和Xilinx主要生产一般用途FPGA,其主要产品采用RAM工艺。Actel主要提供非易失性FPGA,产品主要基于反熔丝工艺和FLASH工艺

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