FPGA (Field Programmable Gate Array)

Программируемая логика

Основные этапы развития программируемой логики:

1. БМК, ASICS

2. ПЛИС – FPGA (Field Programmable Gate Array)

CPLD (Complex Programmable Logic Devices)

 

БМК (Базовый Матричный Кристалл)

Электрическая принципиальная схема строится в схемотехническом редакторе. После этого средства синтеза формируют конфигурационную последовательность, которая задает связи внутри кристалла. Далее файл отправляется на завод-изготовитель микросхемы. Данные из файла используются для металлизации последнего слоя кристалла. Т.о., программирование – аппаратное.

Недостаток – перепрограммирование возможно только на заводе-изготовителе микросхемы.

 

CPLD (Complex Programmable Logic Devices)

Эти схемы строятся на основе энергонезависимой памяти (flash-память). Достоинством этой технологии является то, что конфигурационная последовательность хранится в памяти после выключения питания микросхемы.

Недостатки: низкое быстродействие и низкая логическая емкость.

 

FPGA (Field Programmable Gate Array)

В их основе лежит энергозависимая память, т.е. после выключения питания конфигурационная последовательность удаляется.

Схема загрузки конфигурационной последовательности в FPGA показана на рисунке 1.

Рисунок 1 – Схема загрузки программы в FPGA

 

Конфигурационная последовательность через интерфейс JTAG загружается в ПЗУ (энергонезависимая память). При включении питания последовательность из ПЗУ загружается в FPGA.

Преимущества FPGA:

1 – большая интегральная емкость;

2 – высокое быстродействие.

Фактически конфигурационная последовательность программирует связи между вентилями, т.е. между транзисторами.

Область применения ПЛИС – это задачи, для которых недостаточно быстродействия микроконтроллеров, микропроцессоров и цифровых сигнальных процессоров. Как правило, это задачи реального времени (обработка входных данных в темпе их поступления).