详解FPGA芯片结构以及开发流程

1.FPGA概述

FPGA是英文FieldProgrammableGateArray的缩写，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、EPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点

2.FPGA芯片结构

FPGA芯片主要由三部分组成，分别是IOE(inputoutputelement，输入输出单元)、LAB(logicarrayblock，逻辑阵列块，对于Xilinx称之为可配置逻辑块CLB)和Interconnect(内部连接线)。

2.1 IOE

IOE是芯片与外部电路的物理接口，主要完成不同电气特性下输入/输出信号的驱动与匹配要求，比如从基本的LVTTL/LVCMOS接口到PCI/LVDS/RSDS甚至各种各样的差分接口，从5V兼容到3.3V/2.5V/1.8V/1.5V的电平接口，下面是ALTERA公司的CycloneIVEP4CE115F29设备的IOE结构

EP4CE115F29设备的IOE结构图

FPGA的IOE按组分类，每组都能够独立地支持不同的I/O标准，通过软件的灵活配置，可匹配不同的电器标准与IO物理特性，而且可以调整驱动电流的大小，可以改变上/下拉电阻，CycloneIV设备有8个IOblank(组)，见下图：

CycloneIV设备的IO组

2.2 LAB

LAB是FPGA的基本逻辑单元，其实际的数量和特性依据所采用的器件...