FPGA芯片内部结构解析(2).docx

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1、FPGA芯片内部结构解析(2)FPGA芯片内部逻辑b.3Xi1inxFPGA的内部结构块幽！FPGA内嵌的存储器单元包括块RAM(BRAM)和分布式RAMO可用于随机存取存储器(RAM).只读存储器(咽)F1FO或移位寄存器。分布式RAM是基于C1B的查找表，而块RAM(BRAM)是内嵌于FPGA中的双口RAM0CascadeouiaCascadeoutbCASCAD1NB;iU,jnCascadeinab.4Xi1inxFPGA的内部结构一时钟资源FPGA内部充斥着各种各样的连线，如果我们把这些逻辑间的互联线比喻为大城市里面密密麻麻的街道和马路，那么专为快速布线而定制的时钟布线资源则是城市里

2、的快速路。FPGA内部的时钟布线池也是横平竖直的矩阵式排布，意图让每一条“小路”尽快的能够找到可以就近“上高速”的“匝道”。Xi1inxFPGA内部会将时钟布线资源划分到不同的“时钟区”中，每个时钟区对应一定数量的IO口数量、逻辑资源、存储器资源或因ES1iCe资源，同时也会有一个CMT(C1ockmanagementti1es)相对应。b.5Xi1inxFPGA的内部结构一数字信号处理块数字信号处理(Digita1Signa1Processing,简称DSP)块是XiIinXFPGA内部最复杂的运算单元。DSP块是内嵌到FPGA中的算术逻辑单元(A1U),它由3个不同的链路块组成。DSP块的

3、算术链路由一个加减器连接到乘法器，再连接到一个乘累加器所组成。48位乘累加/逻辑BADC图2DSP资源b.6Xi1inxFPGA的内部结构高速串行收发器FPGA支持各种高速差分对，从几百MHZ的普通1VDS接且，到上GHZ或数十GHZ的Gbit串行收发器，可以满足各种高速数据传输的需求。通常在FPGA器件内部提供高速的串化器和解串器，以及低时延、高速率的时钟处理单元。在Artix7系列FPGA器件中达到6.6Gbs的GTPTransceivers有2到16个不等，能够满足一般性的应用。普通的1VDS接口,小规模的FPGA器件中也能够提供多达几十对的差分接口，通常既可以作为1VDS接口，也可以复

4、用为一般的IO引脚使用。b.7Xi1inxFPGA的内部结构一外部存储器控制器FPGA的片内存储器(如BRAM)由于容量受限，所以对迹3/DDR4等外部高速存储器的支持也成为了中高端FPGA器件必备的资源。FPGA器件内部往往内嵌了一个多个DDR3/DDR4控制器硬核IP,包括用户接口(UserInterface)模块、存储器控制器(MemoryContro11er)模块、初始化和校准(Initia1izationZCa1ibration)模块、物理层(Physica11ayer)模块。FPGA器件图3外部存储器控制器b.8Xi1inxFPGA的内部结构一模拟数字转换模块Xi1inxFPGA器

5、件特有的XADC(Xi1inxAna1og-to-Digita1Converter)模块将模拟信号处理混合到FPM0XADC内部有专门的温度传感器和电压传感器,用于监控FPGA器件本身的工作状态，也提供了多达16个差分通道可复用的模拟电压采集接口。内部的2个ADC有12bit位宽和IMSPS采样速率，可以外接精密基准电压源作为参考电压；也有专门的控制接口可以和FPGA逻辑互连，便于编程控制。传感器供电传感器VREPOVRVCC1NTVCCAUXVCCBRAMVCCPIN1VCCPAUXVCCc1DDRUOn-ChipR1.25VMux外拟输模I12-bit,1MSPSADCA12-bit,1MSPSADCBVPj)OVNJ)QVAUXP0OVAUXN0OVAUXP12QVAUXN12OVAUXP13O-VAUXN13OVAUXP14QVAUXN14OVAUXP15QIVAUXN15。图4XADC转换模块