Ang term na FPGA ay nangangahulugang Field Programmable Gate Array at, ito ay isang uri ng semiconductor logic chip na maaaring mai-program upang maging halos anumang uri ng system o digital circuit, katulad ng mga PLD. Ang mga PLDS ay limitado sa daan-daang mga gate, ngunit sinusuportahan ng FPGAs ang libu-libong mga gate. Ang pagsasaayos ng arkitektura ng FPGA ay karaniwang tinukoy gamit ang isang wika, ibig sabihin, HDL (Wika ng Paglalarawan ng Hardware) na katulad sa ginagamit para sa isang ASIC (Application Specific Integrated Circuit).

Field Programmable Gate Arrays

Ang FPGA ay maaaring magbigay ng isang bilang ng mga kalamangan sa isang nakapirming pagpapaandar na teknolohiya ng ASIC tulad ng karaniwang mga cell. Karaniwan, ang ASIC ay tumatagal ng ilang buwan upang magawa at ang gastos sa kanila ay libu-libong dolyar upang makuha ang aparato. Ngunit, ang mga FPGA ay gawa-gawa nang mas mababa sa isang segundo, ang gastos ay mula sa ilang dolyar hanggang isang libong dolyar. Ang kakayahang umangkop na likas na katangian ng FPGA ay nagmumula sa isang makabuluhang lugar ng gastos, pagkonsumo ng kuryente at pagkaantala. Kapag inihambing sa isang karaniwang cell ASIC, ang isang FPGA ay nangangailangan ng 20 hanggang 35 beses na higit na lugar, at ang pagganap ng bilis ay magiging 3 hanggang 4 na beses na mas mabagal kaysa sa ASIC. Inilalarawan ng artikulong ito ang tungkol sa mga pangunahing kaalaman sa theFPGA at module ng arkitektura ng FPGA na may kasamang I / O pad, mga bloke ng lohika at switch matrix. Ang mga FPGA ay ilan sa mga bagong nagte-trend na lugar ng VLSI. Samakatuwid, ang mga ito ay ginagamit sa Mga proyekto na nakabatay sa VLSI para sa mga mag-aaral ng electronic engineering .

“ano ang ginagawa ng low pass filter ”

Arkitektura ng FPGA

Ang pangkalahatang arkitektura ng FPGA ay binubuo ng tatlong uri ng mga module. Ang mga ito ay I / O blocks o Pad, Switch Matrix / Interconnection Wires at Configurable logic blocks (CLB). Ang pangunahing arkitektura ng FPGA ay may dalawang dimensional na mga array ng mga bloke ng lohika na may isang paraan para sa isang gumagamit upang ayusin ang ugnayan sa pagitan ng mga bloke ng lohika. Ang mga pag-andar ng isang module ng arkitektura FPGA ay tinalakay sa ibaba:

Ang CLB (Configurable Logic Block) ay may kasamang digital na lohika, mga input, output. Nagpapatupad ito ng lohika ng gumagamit.
Nagbibigay ang mga koneksyon ng direksyon sa pagitan ng mga bloke ng lohika upang maipatupad ang lohika ng gumagamit.
Nakasalalay sa lohika, nagbibigay ang switch matrix ng paglipat sa pagitan ng mga magkakaugnay.
Ginamit ko ang I / O Pads sa labas ng mundo upang makipag-usap sa iba't ibang mga application.

Arkitektura ng FPGA

Naglalaman ang Logic Block MUX (Multiplexer) , D flip flop at LUT. Ipinapatupad ng LUT ang mga kombinasyong lohikal na pag-andar na ang MUX ay ginagamit para sa pagpili ng lohika, at ang D flip flop ay nag-iimbak ng output ng LUT

Ang pangunahing bloke ng gusali ng FPGA ay ang generator ng pagpapaandar na batay sa Look Up Table. Ang bilang ng mga input sa LUT ay nag-iiba mula sa 3,4,6, at kahit 8 pagkatapos ng mga eksperimento. Ngayon, mayroon kaming mga adaptive LUT na nagbibigay ng dalawang output bawat solong LUT na may pagpapatupad ng dalawang function generator.

FPGA Logic Block

Ang Xilinx Virtex-5 ay ang pinakatanyag na FPGA, na naglalaman ng isang Look up Table (LUT) na konektado sa MUX, at isang flip flop tulad ng tinalakay sa itaas. Ang Kasalukuyang FPGA ay binubuo ng halos daan-daang o libu-libong mga mai-configure na mga bloke ng lohika. Para sa pag-configure ng FPGA, ang Modelsim at Xilinx ISE softwares ay ginagamit upang makabuo ng isang bitstream file at para sa kaunlaran.

Mga uri ng FPGA Batay sa Mga Aplikasyon

Ang Field Programmable Gate Arrays ay inuri sa tatlong uri batay sa mga application tulad ng Low-end FPGAs, Mid-range FPGAs at high-end FPGAs.

“ilang uri ng transpormer ”

Mga uri ng FPGA

Mga Low End FPGA

Ang mga uri ng FPGA na ito ay dinisenyo para sa mababang paggamit ng kuryente, mababang density ng lohika at mababang pagiging kumplikado bawat maliit na tilad. Ang mga halimbawa ng low end FPGA ay ang pamilyang Cyclone mula sa Altera, pamilyang Spartan mula sa Xilinx, fusion family mula sa Microsemi at ang Mach XO / ICE40 mula sa Lattice semiconductor.

Mid Range FPGAs

Ang mga uri ng FPGA na ito ay ang pinakamainam na solusyon sa pagitan ng mga low-end at high-end FPGA at ang mga ito ay binuo bilang isang balanse sa pagitan ng pagganap at ng gastos. Ang mga halimbawa ng mid range FPGAs ay ang Arria mula sa Altera, Artix-7 / Kintex-7 series mula sa Xlinix, IGL002 mula sa Microsemi at ECP3 at ECP5 series mula sa Lattice semiconductor.

Mga High End FPGA

Ang mga uri ng FPGA na ito ay binuo para sa density ng lohika at mataas na pagganap. Ang mga halimbawa ng High end FPGAs ay isang pamilyang Stratix mula sa Altera, pamilyang Virtex mula sa Xilinx, pamilyang Speedster 22i mula sa Achronix, at pamilyang ProASIC3 mula sa Microsemi.

Mga aplikasyon ng FPGA:

Ang FPGAs ay nakakuha ng mabilis na paglago sa nakaraang dekada dahil ang mga ito ay kapaki-pakinabang para sa isang malawak na hanay ng mga application. Ang ispesipikong aplikasyon ng isang FPGA ay may kasamang digital signal processing, bioinformatics, device Controller, software na tinukoy ng radyo, random na lohika, ASIC prototyping, medikal na imaging, computer hardware na tularan, pagsasama ng maraming mga SPLD, pagkilala sa boses , cryptography, pag-filter at pag-encode ng komunikasyon at marami pa.

Karaniwan, ang mga FPGA ay itinatago para sa mga partikular na patayong aplikasyon kung saan maliit ang dami ng produksyon. Para sa mga application na mababa ang lakas ng tunog, ang mga nangungunang kumpanya ay nagbabayad ng mga gastos sa hardware bawat yunit. Ngayon, ang bagong dynamics at pagganap ay nagpalawak ng saklaw ng mga magagamit na application.

“lcd ipakita kung paano ito gumagana ”

Mga aplikasyon ng FPGA

Ang Ilang Mas Karaniwang Mga Aplikasyon ng FPGA ay ang: Aerospace at Defense, Medical Electronics, ASIC Prototyping, Audio, Automotive, Broadcast, Consumer Electronics, Ipinamahagi na Mga Moneter System, Data Center, Mataas na Pagganap ng Kompyuter, Pang-industriya, Medikal, Mga Instrumentong Pang-Agham, Mga sistema ng seguridad , Pagpoproseso ng Video at Imahe, Wired na Komunikasyon, Mga Wireless na Komunikasyon .

Mga Ideya ng Project na Batay sa FPGA:

Narito ang isang listahan ng mga ideya sa proyekto na nakabatay sa FPGA para sa pag-eksperimento sa Verilog HDL at VHDL para sa mga mag-aaral sa panghuling taon ng engineering. Ang listahan ng mga ideya ng mga proyektong elektronikong batay sa FPGA ay ibinibigay sa ibaba:

Mga Ideya ng Project na Batay sa FPGA

Security System sa Pag-login Batay sa FPGA
Batay sa FPGA Digital na Pagdinig AID CHIP
Isang FPGA Batay sa Real Time Image Feature Extraction Architecture
FPGA Batay na Disenyo at Pagpapatupad ng Mga Decoder ng Mp4
Batay sa FPGA Sistema ng Control ng Signal ng Trapiko Disenyo at Pagpapatupad
Batay sa FPGA na Binuo ng Mataas na Frequency Carrier Generation para sa Pulse Compression Paggamit ng Cordic Algorithm
Programmable Logic Block Design at Synthesis na may Macro gate at Mixed LUT
Application Tukoy na Pagtuturo Itakda ang Proseso ng Disenyo, Pagpapatupad, at Pag-aaral para sa isang Tiyak na Gawain sa DSP
Disenyo ng Pagpapatupad ng Yunit at Pagpapatupad para sa WCDMA Uplink Receiver
Pagpapatupad ng FPGA ng FFT Algorithm para sa IEEE 802.16e (Mobile WiMAX)
FPGA Batay sa Pagdidisenyo ng GPS (Global Possitioning System) -GSM (Global System para sa Mobiles) Mobile Navigator
Space Vector PWM (Pulse Width Modulation) para sa Tatlong-Antas na Mga Converter: isang Pagpapatupad ng LabVIEW
Disenyo at Pagpapatupad ng Programmable Multi Processor platform para sa Mataas na Pagganap na naka-embed na Pagproseso
Mataas na Pagganap ng Processor Optimization Extension at Pagpapabuti para sa FPGAs
Pag-unlad at Pagsusuri sa Pag-orient na oriented sa Field na gumagamit ng LabVIEW FPGA
Direktang Digital Frequency Synthesis sa Mga FPGA
Disenyo at Programa ng Multi-Processor Platform para sa Mataas na Pagganap na naka-embed na Pagproseso
Disenyo at Pagsasama ng paggalugad ng Space ng Field Programmable Counter Arrays Gamit ang FPGA
Isang Pagpapatupad ng FPGA ng Icecube Telescope para sa Neutrino Track Detection
Pag-iisa ng Imahe ng 3D Display sa Firmware
MIMO Sphere System Architecture at Pagpapatupad
Superscalar Power Efficient FFT (Mabilis na Fourier Transform) Arkitektura
linear feedback shift Rehistro (LFSR) Pag-optimize ng kuryente para sa mababang power BIST

Matapos gugulin ang iyong mahalagang oras sa artikulong ito, naniniwala kami na, mayroon kang magandang ideya tungkol sa arkitektura ng FPGA at TUNGKOL sa pagpili ng paksa ng proyekto na iyong napili mula sa mga ideya ng proyekto na batay sa FPGA, at inaasahan na mayroon kang sapat na kumpiyansa na kunin ang anumang paksa mula sa listahan. Para sa karagdagang mga detalye at tulong tungkol sa mga proyektong ito, maaari kang sumulat sa amin sa seksyon ng mga komento na ibinigay sa ibaba.

Mga Kredito sa Larawan: