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 > 8.1 FPGA简介 > 8.1 FPGA简介
今天讲第八章
FPGA与数字系统设计
这一章总共有10节
下面来看第一节
FPGA简介
什么是FPGA
FPGA就是现场可编程门阵列
那么什么是现场可编程呢
所谓现场可编程
就是说FPGA在制造完成以后
在电路中应用的时候
还可以通过软件设计
来修改它的应用
达到你所期望的应用
这就是现场可编程
那么我们举一个例子
例如这个FPGA首先被设计成
ADC的数据采集
以及计算和LCD的显示
那么如果你发现在这个FPGA里头
再增加一个通信的模块
比如说USB模块
那么你可以重新编程
对它进行设计
另外如果你想把这个FPGA
设计成一个新的应用
例如设计成一个图像处理的应用
那么这时候你也可以对它再重新编程
所以FPGA它是可以多次编程的
这就是FPGA它的特点
那它的这个特点
就使得它与专业集成电路
ASIC芯片所不同
那么ASIC芯片
它是一种固定应用的器件
也就是说它制造完成以后
它的电路和功能是固定的
不能更改的
接下来看FPGA它的发展历史
那么FPGA它也是数字器件
那么要了解它的发展历史
我们首先来看一下
数字器件大体的分类
常见的数字器件的分类
包括四个
第一个就是标准的逻辑器件
那么这个包括一些TTL
和CMOS的标准的器件
第二个就是可编程的逻辑器件
那么它包括简单的可编程逻辑器件
复杂的可编程逻辑器件
以及FPGA
另外第三类就是刚才说的
ASIC芯片
那么ASIC芯片包括一些门阵列
或者是标准的单元
例如标准的视频的编解码芯片
第四类就是全定制的芯片
例如我们用的微处理器和RAM
另外有一些定制的SOC
也属于这一类
那么下面我们就重点来看一下
可编程逻辑器件的发展
可编程逻辑器件最先出现的
就是简单的可编程逻辑器件
简单的可编程逻辑器件
又包括两种
第一种出现的是叫PAL
也就是可编程阵列逻辑
它是1978年设计出来的
那么它主要的结构特点
就是这个图片所示
它包括一个输入的与阵列
这个与阵列是可以编程的
也就是说它的这个功能
是可以通过软件来修改的
然后包括一个输出的或阵列
这个或阵列它的功能是固定的
PAL它是可以一次编程
也就是说一次编程完了以后
它的功能就不能再修改了
接下来出现的是GAL
也就是通用阵列逻辑
GAL它是由Lattice公司
在1985年发明的
那么它的逻辑阵列跟PAL是一样的
也就是跟这个图是一样的
跟PAL不同的地方
就是它是可以多次编程的
它可以擦除
然后再重新编程
也就是它采用的是EEPROM技术
接下来看复杂可编程逻辑器件
那么复杂可编程逻辑器件
可以把它看作是
由GAL通过可编程的互连
连接起来的一种器件
我们来看它的结构里头
有一些可编程的逻辑器件模块
PLD模块
然后通过互连的阵列
把它连接起来
另外它有一些I/O的端口
那么它中间内部的PLD模块
跟GAL既有相似的地方
也有不同的地方
那么相似的地方
就是它有一个可编程的与矩阵
这个是跟GAL是一样的
另外它有一个输出的宏单元
这个宏单元里头
除了或门还有异或逻辑
以及触发器
所以它可以实现组合逻辑
和时序逻辑
它采用的技术是非易失性的
也就是它采用的是EPROM
或者是EEPROM的技术
所以它是可以多次编程的
它主要应用在一些简单快速
多输入的一些逻辑器件
比如说编码器
计速器等等
最后一种可编程逻辑器件
就是FPGA
FPGA跟前面的几种器件
还是有很大的不同的
它是1985年发明的
那么它包括一个叫
可配置逻辑模块阵列
以及可编程的互连
和I/O模块
我们来看一下这个图
蓝色的方块表示是CLB
也就是可配置逻辑模块
黑色的线条表示可编程的互连
灰色的方块表示I/O模块
FPGA采用的是SRAM或者是
EPROM技术
所以它是可以多次编程的
那么它主要用在一些
快速复杂的数字系统
例如数字信号处理
人工智能的计算
以及云计算等等
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)
-3.6 电压比较器
-3.7 功率放大电路
-3.8 模-数转换器
-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
-4.3 开关稳压电源
-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
