fpga入門(mén)基礎(chǔ)知識(shí)

FPGA（Field-Programmable Gate Array）即現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列，是在PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物。作為專用集成電路（ASIC）領(lǐng)域中的一種半定制電路，F(xiàn)PGA既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門(mén)電路數(shù)有限的缺點(diǎn)。簡(jiǎn)而言之，F(xiàn)PGA就是一個(gè)可以通過(guò)編程來(lái)改變內(nèi)部結(jié)構(gòu)的芯片。

FPGA采用了邏輯單元陣列LCA（Logic Cell Array）這樣一個(gè)概念，內(nèi)部包括可配置邏輯模塊CLB（Configurable Logic Block）、輸出輸入模塊IOB（Input Output Block）和內(nèi)部連線（Interconnect）三個(gè)部分。FPGA內(nèi)部有豐富的觸發(fā)器和I/O引腳。

從硬件設(shè)計(jì)的角度看，F(xiàn)PGA設(shè)計(jì)需要遵循一些基本原則，如速度與面積平衡和互換原則、理解HDL本質(zhì)的系統(tǒng)原則、以及設(shè)計(jì)時(shí)序穩(wěn)定的同步設(shè)計(jì)原則。此外，F(xiàn)PGA的學(xué)習(xí)也需要掌握硬件描述語(yǔ)言（如Verilog或VHDL），能夠使用EDA工具完成FPGA的代碼設(shè)計(jì)、仿真驗(yàn)證、時(shí)序設(shè)計(jì)、綜合和映射，并在開(kāi)發(fā)板上下載并運(yùn)行例程。

FPGA與單片機(jī)在結(jié)構(gòu)上有著顯著的差別。對(duì)于單片機(jī)而言，F(xiàn)PGA是一種微處理器，類似于電腦的CPU，一般是基于哈佛總線結(jié)構(gòu)或者馮?諾依曼結(jié)構(gòu)。FPGA與單片機(jī)相比，其優(yōu)勢(shì)在于可編程性和靈活性，能夠根據(jù)不同的需求進(jìn)行定制化的設(shè)計(jì)。

需要注意的是，F(xiàn)PGA雖然功能強(qiáng)大，但其成本、功耗和開(kāi)發(fā)復(fù)雜性也相對(duì)較高，因此在選擇是否使用FPGA時(shí)，需要綜合考慮其優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)。

總的來(lái)說(shuō)，F(xiàn)PGA入門(mén)需要掌握其基本原理、硬件設(shè)計(jì)原則、硬件描述語(yǔ)言以及EDA工具的使用等知識(shí)。通過(guò)不斷的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，可以逐步掌握FPGA的設(shè)計(jì)和應(yīng)用技能。