嵌入式中的万能芯片你知道吗？

什么是FPGA芯片

集成电路芯片包括数字芯片和模拟芯片两大类，数字芯片可以分为存储器芯片和逻辑芯片，我们熟知的逻辑芯片一般包括CPU、GPU、DSP等通用处理器芯片，以及专用集成电路芯片ASIC。FPGA（现场可编程门阵列，FieldProgrammableGateArray）也是逻辑芯片的一种。

FPGA是在PAL(可编程逻辑阵列)、GAL(通用阵列逻辑)、CPLD(复杂可编程逻辑器件)等传统逻辑电路和门阵列的基础上进一步发展的产物。它利用计算机辅助设计，绘制出实现用户要求的原理图、编辑布尔方程或用硬件描述语言等方式作为设计输入；然后经一系列转换程序、自动布局布线、模拟仿真的过程；最后生成FPGA的数据文件，对FPGA器件初始化。这样就实现了满足用户要求的专用集成电路，真正达到了用户自行设计、自行研制和自行生产集成电路的目的。

FPGA由可编程逻辑块（CLB）、输入/输出模块（IOB）、可编程互连资源（PIR）等三种可编程电路和用于存放编程数据的静态存储器SRAM组成。CLB是实现逻辑功能的基本单元，它们通常规则排列成一个阵列，散布于整个芯片中。IOB主要完成芯片上的逻辑与外部引脚的接口，通常排列在芯片的四周。PIR提供了丰富的连线资源，包括纵横网状连线、可编程开关矩阵和可编程连接点等，它们将各个CLB之间、CLB与IOB之间以及IOB之间连接起来，构成特定功能的电路。静态存储器SRAM用于存放内部IOB、CLB和PIR的编程数据，并形成对IOB、CLB及PIR的控制，从而完成系统逻辑功能。

由于FPGA需要被反复烧写，它实现的组合逻辑基本结构无法通过固定的与非门来完成，而只能采用一种易于反复配置的结构。查找表（Look-Up-Table，简称为LUT）可以很好地满足这一要求。

LUT实质上是一个RAM，当用户描述了一个逻辑电路后，软件会计算所有可能的结果，并写入RAM。每一个信号进行逻辑运算，就等于输入一个地址进行查表，找出地址对应的内容，输出结果。这样也大大加快了FPGA的运算速度。目前主流FPGA都采用了基于SRAM工艺的查找表结构，也有一些FPGA采用Flash或反熔丝工艺的查找表结构。