第1章fpga系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)-文庫吧
2025-07-05 08:23 本頁面
【正文】 3種結(jié)構(gòu)：可編程邏輯宏單元、可編程I／ O單元和可編程內(nèi)部連線。部分 CPLD器件還集成了 RAM、 FIFO或雙口 RAM等存儲(chǔ)器，以適應(yīng) DSP應(yīng)用設(shè)計(jì)的要求。 ? 現(xiàn)場可編程門陣列 FPGA在結(jié)構(gòu)上由邏輯功能塊排列為陣列，并由可編程的內(nèi)部連線連接這些功能塊，來實(shí)現(xiàn)一定的邏輯功能。 FPGA的功能由邏輯結(jié)構(gòu)的配置數(shù)據(jù)決定，在工作時(shí)，這些配置數(shù)據(jù)存放在片內(nèi)的 SRAM或者熔絲圖上。使用 SRAM的 FPGA器件，在工作前需要從芯片外部加載配置數(shù)據(jù)，這些配置數(shù)據(jù)可以存放在片外的 EPROM或其他存儲(chǔ)體上，人們可以控制加載過程，在現(xiàn)場修改器件的邏輯功能。 可編程邏輯器件的編程器件工作原理 ? 可編程邏輯器件按照編程工藝又可分為 4個(gè)種類：（ l）熔絲（ Fuse）或反熔絲（ Antifuse）編程器件； (2)UEPROM編程器件；（ 3） EEPROM編程器件；（ 4）SRAM編程器件。前 3類器件稱為非易失性器件，它們?cè)诰幊毯?，配置?shù)據(jù)保持在器件上；第 4類器件為易失性器件，每次掉電后配置數(shù)據(jù)會(huì)丟失，因而在每次上電時(shí)需要重新進(jìn)行數(shù)據(jù)配置。 （ PROM） ? 熔絲（ Fuse）或反熔絲（ Antifuse）編程器件采用 PROM結(jié)構(gòu)。 PROM的總體結(jié)構(gòu)與掩模 ROM相同，所不同的是在出廠時(shí)已經(jīng)在存儲(chǔ)矩陣的所有交叉點(diǎn)上全部制作了存儲(chǔ)元件。存儲(chǔ)元件通常有兩種電路形式：一種是由二極管組成的結(jié)破壞型電路；另一種是由晶體三極管組成的熔絲型電路，結(jié)構(gòu)示意圖如圖 。 圖 PROM 結(jié)構(gòu)示意圖 ? 在結(jié)破壞型 PROM中，每個(gè)存儲(chǔ)單元都有兩個(gè)對(duì)接的二極管。這兩個(gè)二極管將字線與位線斷開，相當(dāng)于每個(gè)存儲(chǔ)單元都存有信息 “ 0”。如果將某個(gè)單元的字線和位線接通，即將該單元改寫為 “ 1”，需要在其位線和字線之間加 100mA～150mA電流，擊穿 D1（使 D1的 PN結(jié)短路）。這樣，該單元就被改寫為 “ 1”。 ? 在熔絲型可編程只讀存儲(chǔ)器中，存儲(chǔ)矩陣的每個(gè)存儲(chǔ)單元都有一個(gè)晶體三極管。該三極管的基極和字線相連，發(fā)射極通過一段鎳鉻熔絲和位線相連。在正常工作電流下，熔絲不會(huì)燒斷，這樣每個(gè)存儲(chǔ)單元都有一個(gè) PN結(jié)，表示該單元存有信息 “ 1”。但是，如果在某個(gè)存儲(chǔ)單元的字線和位線之間通過幾倍的工作電流，該單元的熔絲立刻會(huì)被燒斷。這時(shí)字線、位線斷開，該單元被改寫為 “ 0”。 ? PROM的存儲(chǔ)單元一旦由 “ 0”改寫為 “ 1”或由“ 1”改寫為 “ 0”，就變成固定結(jié)構(gòu)，因此只能進(jìn)行一次編程。所以可編程只讀存儲(chǔ)器（ PROM）也稱為一次可編程只讀存儲(chǔ)器。 ? 在產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員可以通過編程器將所需內(nèi)容（程序和數(shù)據(jù)）自行寫入PROM中得到所要求的 ROM。 2. 可擦除的可編程只讀存儲(chǔ)器（ EPROM） ? 最早研究成功并投入使用的 EPROM是用紫外線照射進(jìn)行擦除的，并被稱之為EPROM。因此，現(xiàn)在一提到 EPROM就是指的這種用紫外線擦除的可編程 ROM（ UltraViolet Erasable Programmable ReadOnly Memory，簡稱 UVEPROM）。 ? EPROM采用 MOS型電路結(jié)構(gòu)，其存儲(chǔ)單元通常由疊柵型 MOS管組成。疊柵型MOS管通常采用增強(qiáng)型場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)。疊柵注入 MOS管（ Stackedgate Injection Metal
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