FPGA的工作原理
由于FPGA需要反复烧写,所以他实现组合逻辑的结构不能像ASIC那样通过固定的与非门来完成,而只能采用一种抑郁反复配置的结构。查找表(LUT)可以很好地满足这一要求,目前主流FPGA都采用了基于SRAM工艺的查找表结构。通过烧写文件改变查找表内容的方法来实现对FPGA的重复配置根据数字电路的基本知识可以知道,对于一个n输入的逻辑运算,不管是与或非运算还是异或运算等等,最多只可能存在2n种结果。所以如果事先将相应的结果存放在一个存储单元,就相当于实现了与非门电路的功能。FPGA的原理就是如此,他通过烧写文件去配置查找表的内容,从而在相同的电路情况下实现了不同的逻辑功能。
查找表(Look-Up-Table)简称为LUT,LUT本质上就是一个RAM。目前FPGA中多实用4输入的LUT,所以每一个LUT可以看成一个有4位地址线的RAM。当用户通过原理图或HDL语言描述了一个逻辑电路以后,FPGA开发软件会自动计算逻辑电路的所有可能结果,并把真值表(即结果)事先写入RAM,这样,每输入一个信号进行逻辑运算就等于输入一个地址进行查找表,找出相应的内容,然后输出即可。LUT相比逻辑电路有这更快的执行速度和更大的规模,给出一个查找表示例:
LUT输出
LUT输出
0 0 0 0
0
0 0 0 1
0
......
.......
1 1 1 1
1
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