Begrepet FPGA står for Field Programmable Gate Array, og det er en type halvlederlogikkbrikke som kan programmeres til å bli nesten alle slags systemer eller digitale kretser, i likhet med PLD. PLDS er begrenset til hundrevis av porter, men FPGA støtter tusenvis av porter. Konfigurasjonen av FPGA-arkitekturen spesifiseres vanligvis ved hjelp av et språk, dvs. HDL (maskinvarebeskrivelsesspråk) som ligner på det som brukes for en ASIC (Application Specific Integrated Circuit).

Feltprogrammerbare portarrays

FPGA-er kan gi en rekke fordeler fremfor ASIC-teknologi med fast funksjon som standardceller. Normalt tar det ASIC-er måneder å produsere, og kostnaden for dem vil være tusenvis av dollar for å skaffe enheten. Men, FPGA-er er produsert på mindre enn et sekund, kostnadene vil være fra noen få dollar til tusen dollar. Den fleksible karakteren til FPGA har et betydelig kostnadsområde, strømforbruk og forsinkelse. Sammenlignet med en standardcelle-ASIC, en FPGA krever 20 til 35 ganger mer areal, og hastighetens ytelse vil være 3 til 4 ganger langsommere enn ASIC. Denne artikkelen beskriver grunnleggende omFPGA og FPGA-arkitekturmodulen som inkluderer I / O-pad, logiske blokker og brytermatrise. FPGA er noen av de nye trendområdene i VLSI. Derfor brukes disse i VLSI-baserte prosjekter for elektroniske ingeniørstudenter .

“hva er en elektrostatisk nedbør og hvordan fungerer det ”

FPGA Arkitektur

Den generelle FPGA-arkitekturen består av tre typer moduler. De er I / O-blokker eller pads, Switch Matrix / Interconnection Wires og Configurable logic blocks (CLB). Den grunnleggende FPGA-arkitekturen har todimensjonale matriser av logiske blokker med et middel for en bruker å arrangere sammenkoblingen mellom logikkblokkene. Funksjonene til en FPGA-arkitekturmodul er diskutert nedenfor:

CLB (Configurable Logic Block) inkluderer digital logikk, innganger, utganger. Den implementerer brukerlogikken.
Sammenkoblinger gir retning mellom logikkblokkene for å implementere brukerlogikken.
Avhengig av logikken gir brytermatrisen bytte mellom sammenkoblinger.
I / O-elektroder som brukes for omverdenen til å kommunisere med forskjellige applikasjoner.

FPGA Arkitektur

Logic Block inneholder MUX (Multiplexer) , D flip flop og LUT. LUT implementerer de kombinasjonslogiske funksjonene MUX brukes til valglogikk, og D flip flop lagrer utgangen fra LUT

Den grunnleggende byggesteinen til FPGA er Look Up Table-basert funksjonsgenerator. Antall innganger til LUT varierer fra 3,4,6 og til og med 8 etter eksperimenter. Nå har vi adaptive LUT-er som gir to utganger per enkelt LUT med implementering av to funksjonsgeneratorer.

FPGA Logic Block

Xilinx Virtex-5 er den mest populære FPGA, som inneholder et Look up Table (LUT) som er koblet til MUX, og en flip-flop som diskutert ovenfor. Nåværende FPGA består av omtrent hundrevis eller tusenvis av konfigurerbare logiske blokker. For å konfigurere FPGA brukes Modelsim og Xilinx ISE-programvare til å generere en bitstream-fil og for utvikling.

Typer FPGAer basert på applikasjoner

Feltprogrammerbare portarray er klassifisert i tre typer basert på applikasjoner som low-end FPGAer, mellomstore FPGAer og high-end FPGAer.

“membran vannpumpe hvordan den fungerer ”

Typer FPGAer

FPGAer med lav slutt

Disse typene FPGAer er designet for lavt strømforbruk, lav logisk tetthet og lav kompleksitet per brikke. Eksempler på low-end FPGAer er Cyclone-familien fra Altera, Spartan-familien fra Xilinx, fusjonsfamilien fra Microsemi og Mach XO / ICE40 fra Lattice semiconductor.

FPGAer i mellomklassen

Disse typene FPGA-er er den optimale løsningen mellom low-end og high-end FPGA-er, og disse er utviklet som en balanse mellom ytelse og kostnad. Eksempler på mellomstore FPGAer er Arria fra Altera, Artix-7 / Kintex-7-serien fra Xlinix, IGL002 fra Microsemi og ECP3 og ECP5-serien fra Lattice semiconductor.

Avanserte FPGAer

Disse typene FPGAer er utviklet for logisk tetthet og høy ytelse. Eksempler på high end FPGA er en Stratix-familie fra Altera, Virtex-familien fra Xilinx, Speedster 22i-familien fra Achronix og ProASIC3-familien fra Microsemi.

Anvendelser av FPGA:

FPGA-er har fått rask vekst det siste tiåret fordi de er nyttige for et bredt spekter av applikasjoner. Spesifikk anvendelse av en FPGA inkluderer digital signalbehandling, bioinformatikk, enhetskontrollere, programvaredefinert radio, tilfeldig logikk, ASIC-prototyping, medisinsk bildebehandling, maskinvareemulering, integrering av flere SPLDer, stemme gjenkjenning , kryptografi, filtrering og kommunikasjonskoding og mange flere.

“hva er en trådløs transceiver ”

Vanligvis holdes FPGA-er for bestemte vertikale applikasjoner der produksjonsvolumet er lite. For disse applikasjonene med lite volum betaler de beste selskapene maskinvarekostnader per enhet. I dag har den nye ytelsesdynamikken og kostnadene utvidet spekteret av levedyktige applikasjoner.

Anvendelser av FPGA

Noen mer vanlige FPGA-applikasjoner er: Luftfart og forsvar, medisinsk elektronikk, ASIC-prototyping, lyd, bilindustri, kringkasting, forbrukerelektronikk, distribuerte monetære systemer, datasenter, høyytelses databehandling, industriell, medisinsk, vitenskapelige instrumenter, Sikkerhetssystemer , Video- og bildebehandling, kablet kommunikasjon, Trådløs kommunikasjon .

FPGA-baserte prosjektideer:

Her er en liste over FPGA-baserte prosjektideer for å eksperimentere med Verilog HDL og VHDL for siste års ingeniørstudenter. De liste over elektroniske prosjektideer basert på FPGA er gitt nedenfor:

FPGA-baserte prosjektideer

Sikkerhetsinnloggingssystem basert på FPGA
FPGA-basert digital høreapparatchip
En FPGA-basert sanntidsarkitektur for ekstraksjonsfunksjon
FPGA-basert design og implementering av Mp4-dekodere
FPGA-basert Trafikksignalkontrollsystem Design og implementering
FPGA-basert høyfrekvent bærergenerering for pulskompresjon ved bruk av kordisk algoritme
Programmerbar logisk blokkdesign og syntese med makroport og blandet LUT
Applikasjonsspesifikk instruksjonssett Prosessordesign, implementering og studie for en spesifikk DSP-oppgave
Synkroniseringsenhetsdesign og implementering for WCDMA Uplink-mottaker
FPGA Implementering av FFT-algoritme for IEEE 802.16e (Mobile WiMAX)
FPGA basert design av GPS (Global Possitioning System) -GSM (Global Systems for Mobiles) Mobile Navigator
Space Vector PWM (pulsbreddemodulering) for tre-nivå konvertere: en LabVIEW implementering
Design og implementering av programmerbar multi-prosessor plattform for høy ytelse innebygd prosessering
Utvidelse og forbedring av høy ytelse for prosessoroptimalisering for FPGAer
Feltorientert kontrollutvikling og evaluering ved bruk av LabVIEW FPGA
Direkte digital frekvenssyntese i FPGAer
Design og program Multi-Processor Platform for High-Performance Embedded Processing
Design og integrering av romutforskning av feltprogrammerbare motarrays ved bruk av FPGA
En FPGA-implementering av Icecube Telescope for Neutrino Track Detection
Image Interpolation of 3D Display in Firmware
MIMO Sphere System Architecture and Implementation
Superscalar krafteffektiv FFT (Fast Fourier Transform) -arkitektur
lineær tilbakemelding skift Register (LFSR) Effektoptimalisering for BIST med lav effekt

Etter å ha brukt din verdifulle tid på denne artikkelen, tror vi at du har en god idé om FPGA-arkitektur og OM Å velge prosjektemnet du ønsker fra FPGA-baserte prosjektideer, og håper du har nok tillit til å ta opp et emne fra listen. For ytterligere detaljer og hjelp om disse prosjektene, kan du skrive til oss i kommentarfeltet gitt nedenfor.

Fotokreditter: