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FPGA是英文Field-Programmable Gate Array的縮寫,即現場可編程門陣列,它是在PAL、GAL、EPLD等可編程器件的基礎上進壹步發展的產物。它是作為專用集成電路(ASIC)領域中的壹種半定制電路而出現的,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。

FPGA采用了邏輯單元陣列LCA(Logic Cell Array)這樣壹個新概念,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的基本特點主要有:

1)采用FPGA設計ASIC電路,用戶不需要投片生產,就能得到合用的芯片。 --2)FPGA可做其它全定制或半定制ASIC電路的中試樣片。

3)FPGA內部有豐富的觸發器和I/O引腳。

4)FPGA是ASIC電路中設計周期最短、開發費用最低、風險最小的器件之壹。

5) FPGA采用高速CHMOS工藝,功耗低,可以與CMOS、TTL電平兼容。

可以說,FPGA芯片是小批量系統提高系統集成度、可靠性的最佳選擇之壹。

目前FPGA的品種很多,有XILINX公司的Virtex系列、TI公司的TPC系列、ALTERA公司的Stratix系列等。

FPGA是由存放在片內RAM中的程序來設置其工作狀態的,因此,工作時需要對片內的RAM進行編程。用戶可以根據不同的配置模式,采用不同的編程方式。

加電時,FPGA芯片將EPROM中數據讀入片內編程RAM中,配置完成後,FPGA進入工作狀態。掉電後,FPGA恢復成白片,內部邏輯關系消失,因此,FPGA能夠反復使用。FPGA的編程無須專用的FPGA編程器,只須用通用的EPROM、PROM編程器即可。當需要修改FPGA功能時,只需換壹片EPROM即可。這樣,同壹片FPGA,不同的編程數據,可以產生不同的電路功能。因此,FPGA的使用非常靈活。

FPGA有多種配置模式:並行主模式為壹片FPGA加壹片EPROM的方式;主從模式可以支持壹片PROM編程多片FPGA;串行模式可以采用串行PROM編程FPGA;外設模式可以將FPGA作為微處理器的外設,由微處理器對其編程。

最近FPGA的配置方式已經多元化!

DSP數字信號處理(Digital Signal Processing,簡稱DSP)是壹門涉及許多學科而又廣泛應用於許多領域的新興學科。20世紀60年代以來,隨著計算機和信息技術的飛速發展,數字信號處理技術應運而生並得到迅速的發展。數字信號處理是壹種通過使用數學技巧執行轉換或提取信息,來處理現實信號的方法,這些信號由數字序列表示。在過去的二十多年時間裏,數字信號處理已經在通信等領域得到極為廣泛的應用。德州儀器、Freescale等半導體廠商在這壹領域擁有很強的實力。

DSP(digital singnal processor)是壹種獨特的微處理器,是以數字信號來處理大量信息的器件。其工作原理是接收模擬信號,轉換為0或1的數字信號,再對數字信號進行修改、刪除、強化,並在其他系統芯片中把數字數據解譯回模擬數據或實際環境格式。它不僅具有可編程性,而且其實時運行速度可達每秒數以千萬條復雜指令程序,遠遠超過通用微處理器,是數字化電子世界中日益重要的電腦芯片。它的強大數據處理能力和高運行速度,是最值得稱道的兩大特色。

DSP芯片,也稱數字信號處理器,是壹種特別適合於進行數字信號處理運算的微處理器器,其主要應用是實時快速地實現各種數字信號處理算法。根據數字信號處理的要求,DSP芯片壹般具有如下主要特點:

(1)在壹個指令周期內可完成壹次乘法和壹次加法;

(2)程序和數據空間分開,可以同時訪問指令和數據;

(3)片內具有快速RAM,通常可通過獨立的數據總線在兩塊中同時訪問;

(4)具有低開銷或無開銷循環及跳轉的硬件支持;

(5)快速的中斷處理和硬件I/O支持;

(6)具有在單周期內操作的多個硬件地址產生器;

(7)可以並行執行多個操作;

(8)支持流水線操作,使取指、譯碼和執行等操作可以重疊執行。

當然,與通用微處理器相比,DSP芯片的其他通用功能相對較弱些。

CPLD是Complex PLD的簡稱,顧名思義,其是壹種較PLD為復雜的邏輯元件。CPLD是壹種整合性較高的邏輯元件。由於具有高整合性的特點,故其有性能提升,可靠度增加,PCB面積減少及成本下降等優點。CPLD元件,基本上是由許多個邏輯方塊(Logic Blocks)所組合而成的。而各個邏輯方塊均相似於壹個簡單的PLD元件(如22V10)。邏輯方塊間的相互關系則由可變成的連線架構,將整個邏輯電路合成而成。

常見的CPLD元件有Altera公司的Max5000及Max7000系列。Cypress的Max340及Flash370系列等,壹般來說CPLD元件的可邏輯閘數(gate count)約在1000~7000 Gate 之間。

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