FPGA学习资料,单片机学习

FPGA学习资料过去，FPGA一直是一种近乎标准化的产 品，但自从HardCopy器件问世以来，领 先的两大PLD供应商Xilinx和Altera在战 略和技术上就开始出现分化的苗头，而随 着90nm时代的来临，两家公司的差异日 益加剧。为了满足用户不断变化的需求， 两家公司都在着手改进器件的结构，但采 用的方法并不相同 ### FPGA与单片机学习资料综合解析 #### 一、FPGA基础知识概述 **FPGA**(Field-Programmable Gate Array)是一种高度可编程的集成电路，它可以被编程以执行各种数字逻辑功能。与传统的集成电路相比，FPGA具有更高的灵活性，因为用户可以在生产后对FPGA进行重新编程来实现不同的功能。 在过去，FPGA作为一种标准化的产品被广泛应用，但在HardCopy器件问世之后，两大主要的PLD(可编程逻辑器件)供应商——Xilinx和Altera，在战略和技术方面开始出现了分化。随着制程技术进入90纳米时代，这两家公司之间的差异变得更加显著。为了满足市场不断变化的需求，两家公司都在努力改进其器件的结构，但所采取的方法各不相同。 #### 二、FPGA发展历程 FPGA的发展经历了几个重要的阶段： 1. **早期可编程逻辑器件**：包括PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦除可编程只读存储器)和EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)。这些器件虽然可以实现较好的速度特性，但由于结构简单，仅能支持小规模的电路实现。 2. **20世纪80年代中期**：Altera和Xilinx分别推出了类似PAL结构的扩展型CPLD(复杂可编程逻辑器件)和与标准门阵列相似的FPGA。这些新型器件具有更灵活的架构、更高的集成度和更广泛的适用范围。 3. **现代FPGA**：随着工艺技术的进步，FPGA的性能得到了大幅提升。现代FPGA通常采用SRAM(静态随机存取存储器)工艺或Flash工艺，具备高速、低功耗的特点，并且可以通过外部PROM(可编程只读存储器)进行配置。 #### 三、FPGA与CPLD的区别 - **FPGA**：采用基于查找表(LUT)的技术，通常使用SRAM工艺，需要外部PROM进行配置。 - **CPLD**：采用基于乘积项的技术，常使用Flash工艺，可以直接编程，无需外部PROM。 值得注意的是，不同厂商对于FPGA和CPLD的定义可能会有所不同。例如，Altera将基于查找表技术且使用SRAM工艺的PLD称为FPGA，而将基于乘积项技术且使用Flash或EEPROM工艺的PLD称为CPLD。这种分类方式导致了一些混淆，因此在选择具体器件时，用户需要注意具体产品的技术细节。 #### 四、FPGA的设计流程 FPGA的设计流程通常包括以下几个步骤： 1. **需求分析**：明确设计目标和性能要求。 2. **行为级设计**：使用高级语言(如VHDL或Verilog)进行算法设计。 3. **综合**：将行为级设计转换成寄存器传输级(RTL)描述。 4. **布局布线**：将RTL设计映射到具体的FPGA物理资源上。 5. **仿真验证**：对设计进行功能验证和性能测试。 6. **编程与配置**：将最终设计编程到FPGA中。 #### 五、主要PLD供应商简介 目前市场上主要的PLD供应商包括但不限于： - **ALTERA**：提供了一系列高性能的FPGA和CPLD解决方案。 - **XILINX**：作为FPGA领域的领导者之一，提供了广泛的FPGA产品线。 - **ATMEL**、**CYPRESS**、**LATTICE**等公司也在特定领域拥有一定的市场份额。 #### 六、FPGA与单片机的比较 虽然FPGA和单片机都可用于电子系统设计，但它们之间存在本质上的区别： - **FPGA**：适用于实现复杂的数字逻辑功能，能够并行处理多个任务。 - **单片机**：更适合于控制应用，通常用于实现特定的算法和控制逻辑。 FPGA作为一种高度可编程的数字逻辑器件，在许多领域都展现出巨大的潜力。无论是从发展历程还是应用前景来看，FPGA都是电子工程师不可或缺的重要工具之一。随着技术的不断发展，FPGA的应用场景将会越来越广泛。