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8.4 FPGA的结构在线视频

下一节:8.5 FPGA结构举例

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8.4 FPGA的结构课程教案、知识点、字幕

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

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课程简介

-课程简介

第一章 第一章 现代电子系统概述

-1.1 电子系统简介

--1.1 电子系统简介

-1.2 现代电子系统举例

--1.2 现代电子系统举例

-1.3 现代电子系统的组成

--1.3 现代电子系统的组成

-1.4 现代电子系统设计方法

--1.4 现代电子系统设计方法

-第一章 作业

-第一章 讨论题

第二章 传感器和执行器

-2.1 传感器定义

--2.1 传感器定义

-2.2 传感器的分类和性能指标

--2.2 传感器的分类和性能指标

-2.3 常用传感器介绍

-- 2.3.1 常用传感器介绍（1）

-- 2.3.2 常用传感器介绍（2）

--2.3.3 常用传感器介绍（3）

-2.4 常用执行器介绍

--2.4 常用执行器介绍

-第二章 作业

-第二章 讨论题

第三章 模拟电路和模数混合电路

-3.1 模拟信号处理简介

--3.1 模拟信号处理简介

-3.2 信号放大和隔离电路

--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)

--3.4 运算电路（一）

-3.5 运算电路(二)

--3.5 运算电路(二)

-3.6 电压比较器

--3.6 电压比较器

-3.7 功率放大电路

--3.7 功率放大电路

-3.8 模-数转换器

--3.8 模-数转换器

-3.9 数-模转换器

--3.9 数-模转换器

-第三章 作业

-第三章 讨论题

第四章 直流电源

-4.1 直流电源简介

--4.1 直流电源简介

-4.2 线性稳压电源

--4.2 线性稳压电源

-4.3 开关稳压电源

--4.3 开关稳压电源

-第四章 作业

-第四章 讨论题

第五章 微处理器与片上系统

-5.1 微处理器简介

--5.1 微处理器简介

-5.2 微处理器和片上系统的发展历程

--5.2 微处理器和片上系统的发展历程

-5.3 微处理器分类

--5.3 微处理器分类

-5.4 微处理器和片上系统举例

--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

--5.5 微处理器和片上系统硬件结构

-5.6 外围接口和设备

--5.6.1 外围接口和设备简介

--5.6.2 串行接口UART

-- 5.6.3 串行总线SPI

--5.6.4 串行总线 I2C

--5.6.5 串行总线USB

--5.6.6 网络接口CAN

--5.6.7 无线网络接口蓝牙

-5.7 嵌入式软件开发方法

--5.7 嵌入式软件开发方法

-5.8 嵌入式操作系统

-- 5.8.1 嵌入式操作系统

--5.8.2 嵌入式操作系统

--5.8.3 嵌入式操作系统

-5.9 外围设备应用程序开发简介

--5.9 外围设备应用程序开发简介

-第五章 作业

-第五章 讨论题

第六章 TM4C123 SoC及其系统设计

-6.1 TM4C123 简介

--6.1 TM4C123 SoC简介

-6.2 TM4C123 实验板

--6.2 TM4C123 实验板

-6.3 TM4C123 软件开发

--6.3 TM4C123 软件开发

-6.4 TM4C123 实验举例

--6.4 TM4C123实验举例

-第六章 作业

-第六章 阅读资料

-第六章 讨论题

第七章 PSoC及其系统设计

-7.1 PSoC简介

--7.1 PSoC简介

-7.2 PSoC实验板

--7.2 PSoC实验板

-7.3 PSoC软件开发

--7.3 PSoC软件开发

-7.4 PSoC实验举例

--7.4 PSoC实验举例

-第七章 作业

-第7章 阅读资料

-第七章 讨论题

第八章 FPGA与数字系统设计

-8.1 FPGA简介

--8.1 FPGA简介

-8.2 FPGA的发展趋势

--8.2 FPGA的发展趋势

-8.3 FPGA的特点

--8.3 FPGA的特点

-8.4 FPGA的结构

--8.4 FPGA的结构

-8.5 FPGA结构举例

--8.5 FPGA结构举例

-8.6 FPGA设计工具和方法

--8.6 FPGA设计工具和方法

-8.7 QuartusⅡ集成开发环境

--8.7 QuartusⅡ集成开发环境

-8.8 DE2-115实验平台简介

--8.8 DE2-115实验平台简介

-8.9 Verilog硬件设计语言

-- 8.9.1 Verilog简介

--8.9.2 Verilog语法

--8.9.3 Verilog设计方法

--8.9.4 Verilog设计举例（1）

--8.9.5 Verilog设计举例（2）

--8.9.6 Verilog设计举例（3）

--8.9.7 Verilog设计举例（4）

-- 8.9.8 设计仿真

-8.10 数字电路设计与仿真举例

--8.10 数字电路设计与仿真举例

-第八章 作业

-第八章 阅读资料

-第八章 讨论题

第九章 SOPC系统设计

-9.1 SOPC简介

--9.1 SOPC简介

-9.2 Nios II 微处理器简介

--9.2 Nios II 微处理器简介

-9.3 Avalone总线简介

--9.3 Avalone总线简介

-9.4 SOPC设计方法简介

--9.4 SOPC设计方法简介

-9.5 SOPC设计举例

-- 9.5.1 设计内容

--9.5.2 实验操作（1）

-- 9.5.3 实验操作（2）

-9.6 Nios II 软件设计

--9.6 Nios II 软件设计

-第九章 作业

-第九章 讨论题

第十章 SoC实验与设备

-10.1 实验内容与要求

--10.1 实验内容与要求.

-10.2 实验设备与器材

--10.2 实验设备与器材

-10.3 注意事项与调试方法

--10.3 注意事项与调试方法

-10.4 实验结果展示

--10.4 实验结果展示

--学生课内作品展示-音乐播放器

--学生课内作品展示-螃蟹机器人

--学生课内作品展示-手势识别跟踪

--学生课内作品展示-倒立摆

--学生课外作品展示-无线触摸输入设备

--学生课内作品展示-数字手写体识别

-第十章 作业

-第十章 讨论题

期末考试

-期末考试

--期末考试

8.4 FPGA的结构笔记与讨论

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