一文了解FPGA是什么？FPGA基础知识简介

FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程的非易失性门电路，它实现电路的可编程性和可重编程性，是一种具有建模能力的多功能IC（集成电路）。FPGA也可以被称为可重配置芯片，它可以在用户操作后展开、装载或编程，并可以根据硬件环境不断更新或重新编程，实现所需功能。FPGA可以用于实现各种有一定难度的复杂功能，具有很高的集成度、高速度、高可靠性、低功耗等优势，为集成、精密计算机的发展提供了有力的支持。

1. FPGA的历史

FPGA发展至今，历经50多年风雨，在产业应用、科学研究以及国防安全等领域得到广泛的应用。FPGA的历史可以追溯到1968年，当时的数字电路大多以固定型、体系结构为主。1968年，洛克·贝尔军用研究所（Rockwell Bell Laboratories）的Jacques Villeneuve设计了一种新型可编程芯片，这就是我们所说的第一代FPGA现今运用广泛的应用，而当时价格更是价格不菲。

随着科学技术的不断发展，FPGA的懂知就不断改变和完善，实现了芯片的小型化、高效率等特性。1978年，以宾州仪器总裁Ted Hoff为首的一群科学家发明出了可编程逻辑块（PLD），具有把复杂电路转变为单一逻辑块的概念，以此来实现快速制造本体系结构，而PLD就是FPGA的前身。

随后，FPGA也就得以瓦解、多功能化，以及满足新需求，这时候前一代的建模技术也在发展之中，复杂度等性质得到有效改进。2012年，Xilinx、Altera和Lattice全部推出了第三代FPGA，开启FPGA的新时代，有效的更新速度使得FPGA在成为大众设计的必备技术。

2. FPGA的结构设计

FPGA具有能做为处理器核心运行的复杂数字逻辑功能，有着以下主要部件：

（1）基本逻辑元件：基本逻辑元件的组合建模可以实现FPGA的高级功能，包括多个电路块电路，基本计数器、移位寄存器、缓冲器和计时器等。

（2）连通条：连通条是FPGA的主要特征，在把基本逻辑部件彼此联系之后，就可以建模成功，将复杂的电路程序映射成FPGA可理解的表达，实现复杂电路模块之间的高速数据连接，并释放出更快的处理能力，为整个系统设计提供可靠的基础。

（3）存储单元：存储单元的选择构成了一个完整的处理系统，常用的存储单元有SRAM、ROM、非易失性存储器等等。

（4） PERI模块：FPGA系统除了主处理核心部件之外，还需要配备相应的PERI模块，以支持整个系统的运行。这些模块通过PERI接口将FPGA以外的一些复杂外设和硬件功能加入系统，以此来实现完整的功能。

3. FPGA的特点

（1）快速可重编程：FPGA是一种可重编程的IC，可以随着用