FPGA是一種可通過用戶編程來實現(xiàn)各種數(shù)字電路的集成電路器件。用FPGA設(shè)計數(shù)字系統(tǒng)有設(shè)計靈活、低成本,低風(fēng)險、面市時間短等好處。本課題在結(jié)合國際上FPGA器件方面的各種研究成果基礎(chǔ)上,對FPGA器件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入的探討,重點對FPGA的互連結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析與優(yōu)化。FPGA器件速度和面積上相對于ASIC電路的不足很大程度上是由可編程布線結(jié)構(gòu)造成的,F(xiàn)PGA一般用大量的可編程傳輸管開關(guān)和通用互連線段實現(xiàn)門器件的連接,而全定制電路中僅用簡單的金屬線實現(xiàn),傳輸管開關(guān)帶來很大的電阻和電容參數(shù),因而速度要慢于后者。這也說明,通過優(yōu)化可編程連接方式和布線結(jié)構(gòu),可大大改善電路的性能。本文研究了基于SRAM編程技術(shù)的FPGA器件中邏輯模塊、互連資源等對FPGA性能和面積的影響。論文中在介紹FPGA器件的體系構(gòu)架后,首先對開關(guān)矩陣進(jìn)行了研究,結(jié)合Wilton開關(guān)矩陣和Disioint開關(guān)矩陣的特點,得到一個連接更加靈活的開關(guān)矩陣,提高了FPGA器件的可布線性,接著本課題中又對通用互連線長度、通用互連線間的連接方式和布線通道的寬度等進(jìn)行了探討,并針對本課題中的FPGA器件,得出了一套適合于中小規(guī)模邏輯器件的通用互連資源結(jié)構(gòu),仿真顯示新的互連方案有較好的速度和面積性能,在互連資源的面積和性能上達(dá)到一個很好的折中。 接下來課題中對FPGA電路的可編程邏輯資源進(jìn)行了研究,得到了一種邏輯規(guī)模適中的粗粒度邏輯塊簇,該邏輯塊簇采用類似Xilinx 公司的FPGA產(chǎn)品的LUT加觸發(fā)器結(jié)構(gòu),使邏輯塊簇內(nèi)部基本邏輯單元的聯(lián)系更加緊密,提高了邏輯資源的功能和利用率。隨后我們還研究了IO模塊數(shù)目的確定和分布式SRAM結(jié)構(gòu)中編程電路結(jié)構(gòu)的設(shè)計,并簡單介紹了SRAM單元的晶體管級設(shè)計原理。最后,在對FPGA構(gòu)架研究基礎(chǔ)上,完成了一款FPGA電路的設(shè)計并設(shè)計了相應(yīng)的電路測試方案,該課題結(jié)合CETC58研究所的一個重要項目進(jìn)行,目前已成功通過CSMC0.6μm 2P2M工藝成功流片,測試結(jié)果顯示其完全達(dá)到了預(yù)期的性能。
標(biāo)簽:
SRAM
FPGA
器件設(shè)計
上傳時間:
2013-04-24
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