FPGA是一種可通過用戶編程來實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字電路的集成電路器件。用FPGA設(shè)計(jì)數(shù)字系統(tǒng)有設(shè)計(jì)靈活、低成本，低風(fēng)險(xiǎn)、面市時(shí)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(diǎn)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(shí)現(xiàn)門器件的連接，而全定制電路中僅用簡單的金屬線實(shí)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(diǎn)，得到一個(gè)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(gè)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(jì)，并簡單介紹了SRAM單元的晶體管級設(shè)計(jì)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(jì)并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的電路測試方案，該課題結(jié)合CETC58研究所的一個(gè)重要項(xiàng)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(jì)
上傳時(shí)間：
2013-04-24
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