2. fpga核心電路
fpga的主要構成可以分為5個部分,分別是電源電路,時鐘電路,復位電路,配置電路以及外設電路。
1.1 電源電路
fpga器件的電壓需求分為3類:核心電壓、i/o電壓與輔助電壓
fpga和asic最大的不同是fpga所有的可用訊號引腳基本都可以作為普通i/o使用,其電平值的高低完全由器件內部的邏輯決定。
1.2 時鐘電路
fpga的時鐘訊號源一般來自外部,通常使用晶體振盪器產生時鐘訊號。一些規模較大的fpga器件內部都會有可以對時鐘訊號進行倍頻或者分頻的專用時鐘管理模組,比如pll或者dll。關於時鐘電路的設計和選型,需要考慮一下幾點:
① 系統執行的時鐘頻率;
② 內部時鐘管理單元是否存在以及其輸入頻率;
③ 盡可能選擇專用的時鐘引腳;
④ 時鐘走線要短,確保外部輸入時鐘訊號乾淨和穩定
1.3 復位電路
fpga器件在上電後都需要有乙個確定的初始狀態,以保證器件內部邏輯快速進入正常的工作狀態。fpga器件外部通常會引入乙個用於內部復位的輸入訊號,這個訊號稱為復位訊號。當復位訊號開啟時(一般預設為低電平有效),系統處於復位狀態,當電平從低變高時,系統撤銷復位,進入正常的工作狀態。在進入正常狀態後,系統便擁有了所期望的初始狀態。
1.4 配置電路
1.5 外設電路
fpga器件有豐富的外設(i/o)資源,對於i/0與外設的連線擴充套件,需要考慮一下幾個方面:
① 輸入和輸出時鐘訊號盡量分配到專用的引腳上
② 差分訊號必須分配到支援差分傳輸的專用引腳上
③ 高速訊號分配到支援高速傳輸的專用引腳上
④ 匯流排訊號盡量分配到同乙個bank或者相近的bank中
⑤ 引腳分配盡可能減少交叉連線
核心板包括fpga晶元,電源,復位電路,時鐘電路,jtag。晶元的電源有三檔,3.3v供給fpga的i/o電壓,也是其他外設的電壓,2.5v是給jtag電路和pll電路所用,1.2v是fpga的核心電壓。核心板電路架構框圖如下:
① spi flash用於儲存fpga上的配置資料
② sdram可以作為擴充套件的需要實時大資料量儲存的快取應用
③ 32pin聯結器可以分別引出23個i/o引腳
下圖為核心電路板的正面檢視和背面檢視:
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