当前课程知识点:现代电子系统设计 > 第八章 FPGA与数字系统设计 > 8.4 FPGA的结构 > 8.4 FPGA的结构
下面讲第八章第四节
FPGA的结构
FPGA结构内部包括
CLB阵列
可编程的互联
以及RAM模块
和乘法器DSP模块
和I/O模块
下面我们看这个结构图
FPGA内部主体的结构
就是CLB模块
就蓝色的这个模块
那么有时候CLB模块
有的也称为逻辑单元
LE
另外就是包括可编程的互联
另外FPGA中通常还会包含
RAM模块
这个黄色的模块
还有就是绿色的乘法器DSP模块
现代的FPGA有时候
也制作成了SoC FPGA
也就是它内部会包含微处理器
和其它的一些器件
那么CLB或者是LE
它是由什么组成的呢
它是由所谓的查找表LUT组成的
那么什么是查找表呢
查找表它的结构
是由RAM和多路选择器组成
那么它将逻辑运算的结果
存在RAM里头
在应用的时候
输入信号以后
再控制多路选择器
选择不同的信号输出
它就像一个查找表一样
来实现逻辑函数的运算
这个例子中
这个查找表是一个三输入的查找表
有三个输入ABC
然后它的RAM的数量
是2的3次位
也就是2的3次方个1位的RAM
另外有2的3次方减1个二选一的多路选择器
实际上对于K输入的LUT
它可以实现任意K变量的逻辑函数
我们举一个例子
Y等于a与 b或b与c反
首先我们列出这个逻辑函数
它的真值表
它有三个输入ABC
还有一个输出Y
那么Y的输出
我们可以把它存储在RAM里头
也就是放到左边这个图的
绿色的RAM里头去
那么在应用的时候
我们给它输入信号
010
那么这时候
这个输入信号就会控制多路选择器
选择信号进行输出
例如a等于0
那么最左一列的多路选择器
它们就都会选择上面这个信号
b等于1
第二列的两个多路选择器
就会选择下面这个信号
而c等于0
最后这个多路选择器
就会选择上面的这个信号
于是
它就把对应RAM
里头的那个1选择出来
放到输出去
实现这个逻辑函数的功能
这就是这个查找表
它的工作的过程
那么对于查找表来讲
它的输入可以变化
例如这是一个四输入的查找表
那么它有2的4次方位RAM
和2的4次方减1个二选一
多路选择器
四输入的查找表
又可以由三输入的查找表来实现
也就是说多输入的查找表
可以由少一些的查找表来实现
例如右边这个图
我们可以用三个输入的查找表
再加上一个二选一多路选择器
来实现四输入的查找表
另外查找表也可以
再加上D触发器
来组合成一个单元电路
可以实现时序逻辑的电路
例如这个四输入的查找表
后面再接一个D触发器
那我们可以用它来实现
一个逻辑函数
就是Q等于a与b与c
再或b与d
那实现一个四输入的函数
那下面我们来看一下
我们可以把这个查找表
设计成两个与门和一个或门
来实现这个逻辑函数
在后面再加上这个D触发器就可以了
感谢您的观看
-课程简介
-1.1 电子系统简介
-1.2 现代电子系统举例
-1.3 现代电子系统的组成
-1.4 现代电子系统设计方法
-第一章 作业
-2.1 传感器定义
-2.2 传感器的分类和性能指标
-2.3 常用传感器介绍
-2.4 常用执行器介绍
-第二章 作业
-3.1 模拟信号处理简介
-3.2 信号放大和隔离电路
-3.3 滤波电路
--3.3 滤波电路
-3.4 运算电路(一)
-3.5 运算电路(二)
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-3.7 功率放大电路
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-3.9 数-模转换器
-第三章 作业
-4.1 直流电源简介
-4.2 线性稳压电源
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-第四章 作业
-5.1 微处理器简介
-5.2 微处理器和片上系统的发展历程
-5.3 微处理器分类
-5.4 微处理器和片上系统举例
-5.5 微处理器和片上系统硬件结构
-5.6 外围接口和设备
-5.7 嵌入式软件开发方法
-5.8 嵌入式操作系统
-5.9 外围设备应用程序开发简介
-第五章 作业
-6.1 TM4C123 简介
-6.2 TM4C123 实验板
-6.3 TM4C123 软件开发
-6.4 TM4C123 实验举例
-第六章 作业
-7.1 PSoC简介
-7.2 PSoC实验板
-7.3 PSoC软件开发
-7.4 PSoC实验举例
-第七章 作业
-8.1 FPGA简介
-8.2 FPGA的发展趋势
-8.3 FPGA的特点
-8.4 FPGA的结构
-8.5 FPGA结构举例
-8.6 FPGA设计工具和方法
-8.7 QuartusⅡ集成开发环境
-8.8 DE2-115实验平台简介
-8.9 Verilog硬件设计语言
-- 8.9.8 设计仿真
-8.10 数字电路设计与仿真举例
-第八章 作业
-9.1 SOPC简介
-9.2 Nios II 微处理器简介
-9.3 Avalone总线简介
-9.4 SOPC设计方法简介
-9.5 SOPC设计举例
-- 9.5.1 设计内容
-9.6 Nios II 软件设计
-第九章 作业
-10.1 实验内容与要求
-10.2 实验设备与器材
-10.3 注意事项与调试方法
-10.4 实验结果展示
-第十章 作业
-期末考试
--期末考试