一种高速FPGA配置电路设计

针对当前FPGA芯片编程下载(配置)电路结构上的不足导致位流下载回读吞吐率较低问题,设计了一种流水线编程下载电路结构,将位流下载分两级流水线并行实施,第一级通过快速解析位流的指令集实现数据包的分拆,第二级将解析出的数据包送达内部编程点相应的字线与位线.采用与电路结构兼容的32位并行CRC32技术校验下载位流,以增强位流下载可靠性,并采用帧ECC电路对回读位流进行单比特纠错与多比特检错(SECDED).验证结果表明,该设计在内部振荡器频率为150MHz的情况下外部配置端口的最高吞吐率为3 680Mbps,在内部振荡器频率为200MHz的情况下最高吞吐率为4 896Mbps.     

FPGA芯片的配置与下载

FPGA（Field-Programmable Gate Array）,即现场可编程门阵列,它是专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制的电路,解决了定制电路的不足而且克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点[1]。FPGA的配置模式指的当采用FPGA作为电路的主芯片时它的外部的连接方式和逻辑配置。当设计者编译完软件代码后会形成一个配置数据文件,将这个数据文件加载到FPGA芯片内部的整个过程称为逻辑配置。FPGA外围电路连接好以后,可以根据需要将VHDL或者Verilog代码下载到FPGA芯片中,FPGA根据代码要求完成整个电路的逻辑功能,可见FPGA的配置与下载是FPGA电路成功运行的前提。     

一种改进的用于FPGA快速部分配置的电路结构

设计了一种可以对现场可编程逻辑阵列(FPGA)内部编程点单元进行快速和局部配置的集成电路结构.主要特点是:在采用指令集方式的32位数据总线结构上增设局部配置控制寄存器和地址译码逻辑,可以实现FPGA的快速局部配置;针对Xilinx Virtex系列FPGA中存在的"内存一致性"问题,提出了有效的解决方案.与Xilinx Virtex器件只能以帧为单位对内部编程点进行配置相比,该结构可以对FPGA内部任意一个编程点进行单独配置,具有更强的灵活性.     

多片FPGA自动加载系统的设计

介绍了一种基于SRAM技术的FPGA可编程逻辑器件的编程方法,能在系统复位或上电时自动对器件编程,有效地解决了基于SRAM的FPGA器件掉电易失性问题,针对当前系统规模的日益增大,本文提出了一种用单片机对多片FPGA自动加载配置的解决方案.1硬件原理nCONFIG输出器件复位脚CONFIG_DON     

FPGA发展概论

FPGA是一种新型高性能可编程逻辑器件,它是在专用集成电路(ASIC)领域中出现的一种半定制电路。其通过软件手段更改配置器件内部连接结构和逻辑单元,完成既定设计功能,解决了定制电路设计周期长、改版投资大以及灵活性差等的不足。本文较系统的阐述了PLD的发展及现状,比较了国外主要的几家FPGA厂家,并详述了FPGA的设计流程及开发工具。     

基于FPGA的数字通信系统同步电路设计

在MAXPLUSⅡ平台上采用图形设计和VHDL硬件描述语言设计方式，设计了数字通信系统的位同步电路和帧同步电路，编译仿真后下载到一片FPGA芯片上，形成在线可编程嵌入式系统。整个电路集成在一片FPGA芯片上，不仅集成度高、功耗小、可靠性好、调试维护方便，而且形成了自己的技术内核。     

Xilinx FPGA器件的结构特点和优化设计技术

现场可编程门阵列(FPGA)是近年来迅速发展的可编程ASIC器件,FPGA的设计方法与传统的TTL电路有很大的不同,必须采用与其结构相适应的设计优化技术,才能有效地应用FPGA.文章介绍了FPGA器件的结构特点、设计优化技术以及应用中的注意事项.     

一种基于FPGA的PCI接口控制器设计方法

在分析使用可编程逻辑器件对PCI总线产品进行设计的可行性和应用前景的基础上,探讨了应用可编程逻辑器件FPGA完成PCI总线从设备接口的设计方法,主要内容包括:根据设计的要求,对PCI总线从设备接口系统的功能模块进行划分以及功能模块的设计;FPGA的设计和编程工作(设计输入输出信号、使用VHDL语言编程、逻辑仿真等);把PCI协议转化成逻辑电路。在Xilinx ISE开发环境下对接口电路进行了仿真,结果显示,设计正确,达到了设计要求。     

ispPAC器件在滤波器设计中的应用

介绍了在系统可编程模拟电路(ispPAC)的结构、性能特点和发展前景,阐述了用ispPAC器件实现滤波器的设计思想和方法.利用ispPAC10、ispPAC80,借助于PAC-Designer开发软件,能够分别实现二阶、四阶、五阶低通滤波器.这种设计不需外接电阻、电容和运算放大器等元件,方法简单、快捷,修改方便.通过仿真和下载验证表明设计具有较好的级联、"重构"电路和可编程性能.     

FPGA在数字示波器中的应用研究

以Altera公司的现场可编程门陈列EP1C6Q240为核心器件,研究FPGA在数字示波器中的应用.充分利用FPGA内部可定制的宏功能模块及其他丰富的资源,将数字示波器中的时钟分频电路、锁存器和数据缓存电路等集成在一片FPGA芯片上.给出了系统结构图和FPGA实现的各功能模块电路,并利用QuartusⅡ9.0对各模块进行设计、编译和仿真.实验测试表明,该系统能精确地测量各种信号波形,运行可靠,有效地降低了系统的成本.     

高精度测频电路的设计

本设计采用CPLD(复杂可编程逻辑器件),运用原理图输入编程.在MAX plus Ⅱ软件中进行仿真,编译并下载到EPM7128S84LC-15芯片上实现分频电路,采用8051单片机,运用汇编语言编程,使单片机实现测频功能.两者结合,实现高精度测频.     

Multisim 11在可编程逻辑设计实验教学中的应用

介绍了Mu ltisim 11仿真软件的最新功能和特点,提出将其应用于可编程逻辑设计实验教学中。通过交通灯仿真电路实例证明,利用该软件可以进行可编程逻辑电路设计,并从一个可编程逻辑器件(PLD)原理图中导出原始VHDL语言,还可以将这个VDHL文件下载到现场可编程门阵列(FPGA)硬件中,从而简化通过仿真学习到的理论与真实实现的过渡。实践证明,该软件能够帮助学生理解可编程逻辑器件的工作原理,掌握可编程逻辑器件的设计和测试方法,提高自主学习的兴趣,有利于创新人才的培养,对可编程逻辑设计实验教学改革起到了积极作用。     

基于SOPC的SVPWM波形研究

介绍一种采用SOPC技术设计的SVPWM波形发生器,在FPGA中嵌入了32位NiosⅡ软核系统,用以处理SVPWM波形的计算、输出与显示等功能.利用可编程逻辑器件的可在线编程特点和SOPC的技术优势,灵活、快捷地将所需功能模块完全集成在单片的FPGA上,使电路的硬件结构简单,具有较高的性价比.     

一种可扩展高速FPGA嵌入式ECC电路设计

针对当前现场可编程门阵列(FPGA)嵌入式帧检错与纠错(ECC)电路速度低、可扩展性差的不足,设计了一种新型可扩展的高速流水线型帧ECC电路.它充分利用FPGA回读数据的特征,在FPGA回读数据的同时完成单帧数据的ECC校验,不占用额外的存储资源.每一级流水线的延时相对于整个FPGA配置电路的延时而言是非常小的,不会影响到整个FPGA配置电路的速度.实验结果表明,和Xilinx设计的ECC电路相比,本设计的平均最高工作频率是其1.5倍,平均资源占用率仅为其10%.此外,该帧ECC电路具有良好的扩展性,通过调整流水线的级数就能够很好地适应FPGA配置位流结构的改变.     

实现FPGA高效动态可重配置的触发器电路

设计了一种在现场可编程逻辑阵列(FPGA)内可供配置的触发器电路结构.主要特点是:不需要浪费FPGA内组合逻辑的资源,就可以独立配置出56种全部常用类型的D触发器电路或锁存器电路;以FPGA在配置简单时序电路时增加50%面积的代价降低了配置为复杂时序电路时70%的延时和90%的面积.同时针对Xilinx Virtex系列FPGA动态重配置速度较慢的缺点,在触发器电路中加入了抓捕与写回电路;提出了通过硬件电路来实现重配置状态保存和写回的方法.与Xilinx Virtex器件完全用软件实现的方法相比,加快了FPGA动态重配置电路的速度.     

PLD/FPGA产业发展综述

PLD/FPGA技术是上世纪90年代以来电子设计领域最具活力和发展前途的一项技术.PLD器件由于其高密度、低功耗、使用灵活、设计快速、成本低廉、现场可编程和反复可编程等特性,逐步成为复杂数字硬件电路的理想选择.该文就PLD/FPGA领域的四大生产厂家各自特点、工艺分类及其器件的发展趋势进行了展望.     

FPGA被动并行配置控制器的研究与实现

为了快速方便地配置FPGA,文章提出了使用Flash存储FPGA的配置数据,再由CPLD控制Flash将存储的数据采用并行方式下载到FPGA的方法.由于Flash掉电后数据不会丢失,这样就解决了FPGA掉电易失的问题.该文给出了具体的硬件电路和软件模块的编程思路,通过仿真测试表明本设计的可行性.     

基于FPGA平台的电路级抗差分功耗分析研究

研究DPA攻击方法以及相应的电路级防护技术, 提出在FPGA (现场可编程门阵列)上实现WDDL的设计方法以及适用于FPGA的对称布线技术, 随后在FPGA 平台上实现一个4 位加法器并进行功耗分析。实验结果表明, WDDL电路的功耗波动比普通电路有较明显的下降。WDDL结构以一定的芯片面积为代价, 可有效降低FPGA功耗与数据的相关性, 具有较好的抗DPA (差分功耗分析)攻击性能。     

基于FPGA的数字化电涡流位移传感器设计

电涡流位移传感器的载波信号和解调信号均为模拟处理信号,其测量和解调电路均会提高硬件电路复杂性和信号的不稳定性,并增大磁轴承系统的总体设计体积和功耗等。针对这一问题,该文设计了以调幅式电涡流位移传感器为基础的数字化电涡流位移传感器。利用现场可编程门阵列(FPGA)的数字输出信号设计传感器的载波信号,通过FPGA的软件设计对测量电路的输出信号进行数字化处理。该设计在有效降低电路设计复杂性和功耗的同时,提高了传感器测量的可靠性和精确性。     

FPGA在图象处理中的应用

介绍了FPGA的硬件结构和特性 ,以及采用现场可编程器件FPGA设计图象处理板的原理和设计方法 ,给出了实现图象左右翻转的应用实例。实践证明这种方法速度快 ,编程简单 ,设备具有很高的性能价格比。