fpga倍频程序_初识FPGA

FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列），FPGA内部有大量的可编程逻辑功能块，使用verilog HDL（硬件描述语言）实现设计。

FPGA与单片机最大的区别是：FPGA设计的是电路，单片机设计的是程序。单片机只有一个CPU在工作时钟的驱动下执行程序（取指、译码、执行），所以工作速度较慢；FPGA设计的是整个电路逻辑系统，不需要像单片机这么复杂，所以FPGA的工作速度很快。

单片机主要用于进行相关控制，FPGA多用于信号处理。

典型的FPGA结构如图1所示，

图1 典型FPGA结构

主要包括三类基本资源：

可编程逻辑功能块（Altera-LE(Logic Element) / Xlinx-Slice）：实现用户功能的基本单元，多个逻辑功能块通常规则排成一个阵列结构，分布于整个芯片；
可编程内部互连资源：包括各种长度的连线选段和一些可编程连接开关，它们将各个可编程逻辑块或输入、输出块连接起来，构成特定功能的电路。用户可通过编程决定每个单元的功能以及它们的互连关系，从而实现所需的逻辑功能；
可编程输入/输出（I/O）块：完成芯片内部逻辑与外部管脚之间的接口，围绕在逻辑单元阵列四周；

FPGA从简单的逻辑粘合，发展到现在的可编程上系统，FPGA厂家也在基本FPGA架构上加入一些扩展资源，比如时钟管理单元（PLL、DLL）、嵌入式存储器单元合硬件乘法器，DSP的一些高端器件还加入了高速收发器、甚至嵌入式硬核处理器，让FPGA的应用领域更广阔，一般拓展资源有：

PLL锁相环：模拟电路，将输入的周期信号进行分频和倍频，或者改变相位，输出一个或多个稳定的时钟信号；
M9K存储器：嵌入式块RAM，容量大小为9Kbbit，这些存储器可以被配置成单端口、简单双端口、真双端口RAM、FIFO缓冲器、ROM；
$18\times 18$ 硬件乘法器：进行快速运算。

FPGA中除三类基本资源和一些扩展资源外，FPGA资源分布也很讲究：

1、逻辑阵列和M9K存储器交替分布，优点是缩短数据的传输路径，以获得更优的时序性能；

2、IOEs和PLL单元分布在器件四周，数据流一般从左侧IO流入，经过处理、运算、存储，通过右侧IO流出，控制信号通过上下IO输入输出；有时候系统需要高质量时钟（比如软核所需工作时钟）通常由PLL单元产生，这些分布在四周的PLL可以最短时钟源产生工作时钟。另外，PLL属于模拟电路，放在周围更利于生产。

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