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1、2.1 FPGA2.1 FPGA的原理与结构的原理与结构(jigu)(jigu)2.2 FPGA2.2 FPGA的配置的配置2.3 2.3 主流高端主流高端FPGA-StratixFPGA-Stratix2.4 2.4 主流低端主流低端FPGA-CycloneFPGA-Cyclone和和Cyclone IICyclone II2.5 2.5 实例：实例：FPGAFPGA最小系统设计最小系统设计 2.6 2.6 实践与练习实践与练习内容内容(nirng)第第2章章 Altera FPGA的硬件的硬件(yn jin)结构结构 第1页/共30页第一页，共31页。2.1 FPGA的原理(yunl)与结
2、构 2.1.1 查找表结构 大多数FPGA器件(qjin)采用查找表结构，查找表的原理类似ROM，其物理结构是SRAM。多路选择器第2页/共30页第二页，共31页。查找(ch zho)表原理第3页/共30页第三页，共31页。查找(ch zho)表结构 4输入(shr)LUT及内部结构图 第4页/共30页第四页，共31页。FPGA逻辑(lu j)块结构示意图（LUT+触发器）第5页/共30页第五页，共31页。FPGA器件器件(qjin)的内部结构示意图的内部结构示意图 2.1.2 典型(dinxng)FPGA的结构 第6页/共30页第六页，共31页。Xilinx的FPGA XC4000器件(qj
3、in)的CLB（Configurable Logic Block）结构第7页/共30页第七页，共31页。 Cyclone器件(qjin)的LE结构第8页/共30页第八页，共31页。2.2 FPGA的配置(pizh)未编程前先焊接(hnji)安装n减少(jinsho)对器件的触摸和损伤n不计较器件的封装形式系统内编程-ISPn样机制造方便n支持生产和测试流程中的修改在系统现场重编程修改n允许现场硬件升级n迅速方便地提升功能ISP功能提高设计和应用的灵活性第9页/共30页第九页，共31页。下载接口(ji ku)引脚信号名称 引脚12345678910PS模式DCKGNDCONF_DONEVCCnC
4、ONFIG-nSTATUS-DATA0GNDJATG模式TCKGNDTDOVCCTMS-TDIGND2.2 FPGA/CPLD的编程与配置(pizh)USB-Blaster下载(xi zi)电缆第10页/共30页第十页，共31页。FPGA器件器件(qjin)的配置的配置Cyclone器件(qjin)的AS模式配置电路 第11页/共30页第十一页，共31页。FPGA专用配置专用配置(pizh)器件器件 EPCS器件(qjin)配置FPGA的电路原理图 第12页/共30页第十二页，共31页。使用使用(shyng)单片机配置单片机配置FPGA 微处理器配置FPGA的电路(dinl)连接图 第13页/
5、共30页第十三页，共31页。2.3 主流(zhli)高端FPGA-Stratix和Stratix IIAltera公司公司FPGA器件器件(qjin)系列系列 1. Stratix II 系列(xli)FPGA 2. Stratix系列FPGA 3. ACEX系列FPGA 4. FLEX系列FPGA 5. Cyclone系列FPGA低成本FPGA 6. Cyclone II系列FPGA 第14页/共30页第十四页，共31页。第15页/共30页第十五页，共31页。2.3.1 Stratix 器件(qjin)1.器件(qjin)简介 Stratix FPGA 系列是 Altera 的第一代高端 F
6、PGA，在所有供应商中，其高度集成的体系结构实现了性能最好的 FPGA 。 尽管 Stratix 和 Stratix GX FPGA 在推出时是当时最先进的，但是现在，新一代 Altera 高端 Stratix 系列已经可以取代它们。目前，Stratix III 和 Stratix IV 系列 FPGA 是新高端设计所选择的解决方案。 第16页/共30页第十六页，共31页。 Stratix FPGA 提供 80K 逻辑单元 (LE) 以及安排在 TriMatrix 存储器模块中的 7.3 Mbits 片内 RAM ，工作速率(sl)达到 350 MHz 。 Stratix FPGA 支持外部存
7、储器接口，例如 400 Mbps 的 DDR SDRAM ，以及 800 Mbps 的 QDRII SRAM 。 Stratix FPGA 还引入了世界上的首个数字信号处理 (DSP) 模块，含有 4 个 18 x 18 乘法器、累加器和求和单元。 第17页/共30页第十七页，共31页。第18页/共30页第十八页，共31页。2. 器件架构( ji u)和平面布局3. 互连资源、逻辑阵列块4. 时钟网络和锁相环第19页/共30页第十九页，共31页。LE正常(zhngchng)模式第20页/共30页第二十页，共31页。LE算数(sun sh)模式第21页/共30页第二十一页，共31页。LAB中的L
8、UT链和触发(chf)链第22页/共30页第二十二页，共31页。2.3.2 Stratix II 器件(qjin)第23页/共30页第二十三页，共31页。2.4 主流(zhli)低端FPGA-Cyclone和Cyclone II第24页/共30页第二十四页，共31页。第25页/共30页第二十五页，共31页。第26页/共30页第二十六页，共31页。2.5 实例(shl)：FPGA最小系统使用的外围电路最少，且FPGA能够正常工作的最简单的系统称之为FPGA最小系统。它通常包括：FPGA芯片、下载电路、存储器、外部时钟(shzhng)、复位电路、电源。第27页/共30页第二十七页，共31页。第28
9、页/共30页第二十八页，共31页。1.电源2.SDRAM的数据和控制信号3.FLASH的地址和控制信号4.时钟5.下载(xi zi)电路第29页/共30页第二十九页，共31页。感谢您的观赏(gunshng)！第30页/共30页第三十页，共31页。内容(nirng)总结2.1 FPGA的原理与结构。2.1 FPGA的原理与结构。2.3 主流高端FPGA-Stratix。2.5 实例：FPGA最小系统设计。大多数FPGA器件(qjin)采用查找表结构，查找表的原理类似ROM，其物理结构是SRAM。XC4000器件(qjin)的CLB（Configurable Logic Block）结构。2.2 FPGA/CPLD的编程与配置。5. Cyclone系列FPGA低成本FPGA。第18页/共30页第三十一页，共31页。
