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现场可编程门阵列（FPGA）是集成威廉希尔官方网站 ，使设计人员能够编程定制的数字逻辑在现场。FPGA自20世纪80年代以来一直存在，并且最初被设想为给所有设计团队创造定制逻辑的能力。在早期，在设计中使用FPGA意味着您必须进行大量的编程才能使FPGA执行简单的功能，所以大多数设计人员都避免使用它们。如果你从大学毕业后就没看过FPGAs，你会想再看一看。
FPGA已经从一种有用但简陋的接口设备发展成为具有自己的微处理器、存储器块和接口的系统级集成威廉希尔官方网站 （IC）。这是下一件大事。
现在正是获得一个便宜的开发工具包，下载免费工具，并开始自己探索这个世界的好时机。这本书将帮助您了解FPGA的实际用途。
欢迎光临！如果您正在阅读本章，那么可以打赌，您是一位工程师，可能已经了解了现场可编程门阵列（FPGA）的过去，但是您现在想知道更多。也许你想知道如何使用它们与你的设计。在这一章中，我将向你们介绍FPGAs，并解释他们解决的问题。我还讨论了他们是如何做的，讨论了设计的权衡和FPGA操作的真相。
与其他构建硬件的方式相比，FPGAs有两件大事要做。首先，它们使您能够精确地构建所需的硬件，而不是必须使用所有竞争者正在使用的相同的特定于应用程序的标准产品（ASSP），或者必须承担特定于应用程序的集成威廉希尔官方网站 （ASIC）设计的时间、成本和风险。
但是同样重要的是，定制FPGA的能力意味着，在FPGA中，您通常能够以比ASSP的微处理器内核中更简单、更快、更节能的方式进行操作。
我很高兴你问，FPGA是一种半导体器件，它的功能可以在制造后定义。FPGA使您能够对产品特性和功能进行编程，适应新的标准，并且即使在产品已经安装在现场之后也能够为特定应用重新配置硬件——因此术语现场可编程。门阵列是逻辑门的二维阵列。如果你把这些东西放在一起，你可以把这些简单的计算加起来做一些有意义的事情。
用较少的技术术语来说，FPGA允许您在设计中具有灵活性，并且是改变系统各部分如何工作的一种方法，而不会在设计日程中引入大量的成本和延迟风险。
一个简单的例子是为汽车设计的后视镜。如果照相机系统从图像传感器看到图像到图像帧实际出现在显示器上需要250毫秒，并且政府法规的改变要求延迟或延迟不超过100毫秒，则可以找到调整图像的方法。FPGA中的信号处理流水线符合新的延迟要求。这将是几乎不可能做的基于微处理器的系统。在这个例子中，公司使用FPGA可以获得很大的优势，因为它不必重新设计零件或购买所有新的处理器。
在早期，FPGA威廉希尔官方网站 是非常大的，你不能适合多到一个芯片上。设计人员所能做的就是构建一个与FPGA的接口，客户可以重新编程该接口以执行不同的操作（例如，将操作在键盘输入上的接口更改为处理来自触摸屏设备的输入的接口）。d他们可以用FPGA构建整个子系统，这意味着设计者不再局限于只使用ASIC来实现这些子系统。因为威廉希尔官方网站 元件越来越小，设计者可以把更多的设备放在同一个芯片上——允许更复杂的功能和更快的算法，这反过来导致更快的计算和更少的功耗。
现代FPGA由可配置静态随机存取存储器（SRAM）、高速输入/输出引脚（I/O）、逻辑块和路由组成。更具体地说，FPGA包含可编程逻辑元件，自然称为逻辑元件（LE），以及允许LE彼此物理连接的可重构互连的层次结构。您可以配置LES来执行复杂的功能，或者简单地执行基本逻辑门，例如AND和OR。大多数FPGA还包含内存块（关于这些主题的更多内容，请参阅“FPGA的构建块”）。
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