FPGA现状与发展，阐述了目前主流FPGA系列即Xilinx系列、Altera系列.pdf

发布时间：2022-05-30 发布人：admin 分类：说明书资料大小：0.46M 资料格式：pdf 举报版权申诉

hanping_2010-2321953-16359647524874609625.pdf-第1页.png

第1页 / 共8页

hanping_2010-2321953-16359647524874609625.pdf-第2页.png

第2页 / 共8页

hanping_2010-2321953-16359647524874609625.pdf-第3页.png

第3页 / 共8页

hanping_2010-2321953-16359647524874609625.pdf-第4页.png

第4页 / 共8页

hanping_2010-2321953-16359647524874609625.pdf-第5页.png

第5页 / 共8页

hanping_2010-2321953-16359647524874609625.pdf-第6页.png

第6页 / 共8页

hanping_2010-2321953-16359647524874609625.pdf-第7页.png

第7页 / 共8页

hanping_2010-2321953-16359647524874609625.pdf-第8页.png

第8页 / 共8页

文本预览

第7卷．第7期 Vbl 7．No．7 电子与封装 E【甩CTRONICS＆PACKAGD4G 总第51期 2007年7月 i? __ 。 ’ 1、，{ 、 ’。；乎■昂．，萎_i!廛≥罔1 7．曼奠壤，“勇 FPGA现状与发展趋势王红1，彭亮2，于宗光2 (1．中国电子科技集团公司基础部，北京100846；2。中国电子科技集团公司第58研究所，江苏无锡214035) 摘要：文章分析了FPGA的发展历史，详细阐述了目前主流FPGA系列即Xilinx系列、Altera系列的产品特点，最后概述了FPGA的发展方向。FPGA今后主要朝高集成度、高速度、低功耗、低价格、系统集成方向发展。关键词：FPGA；历史；发展；特点；趋势文献标识码：A 中图分类号：TN402 文章编号：1681一1070(2007)07—0032一06 The ActuaU坶and Development Direc廿ons of I甲GA WANG Hon91，PENG Liall92，YU Zong—guang 2 (1．劬胁a目ec肋，l记死砌，2DZDgy GrD印cD伊Dm砌咒，D印口砌zP，zf D，施sfc prD砒c船，BP玎fn函100846，鳓f，z以， 2．C讫觑以Ekc打．D，2fc 7≥c九，zDZDl宝y G，Dz伊C白，pD，口ffDn，Ⅳo．58尺PsP以，c^觑sfifMf已，W锄xf 214035，C讫fn口) Abst船ct．In this paper，me history of FPGA is reViewed，men，Ⅱle fetures of V撕0us serieses of FPGA，such asⅪlillx s嘶eses aIld Ahea s谢eses are discussed．111e deVelopment d№ctions of FPGA are giVen．ne impor_ tant ditections are 11i曲integration，high speed，low price and system integration． Key words：FPGA；llistory；deVelopment；f色mre；direction l 引言 AMD对外发布了四核处理器架构，称总体功耗较英特尔处理器低80％。本文主要阐述FPGA的发展现状，并对未来的发展趋势进行分析。前年是FPGA(现场可编程门阵列，Field Pro— grammable Gate Array)发明20周年，今年是晶体管发明60周年，明年是集成电路平面工艺发明50周年， 2 FPGA的由来在这几十年，尤其是FPGA发明的二十几年内，集成电 SPLD和CPLD在许多应用项目中都是有用的。但路产业得到了快速的发展。2006年，)(ilinx和A1ter公司采用65啪技术分别推出了最先进的H’GA系列—— Ⅵrtex-5系列和s仃atix一3系列；在2006年国际电子器件是它们可编程的AND和0R的平面结构又或多或少地限制了它们的发展。1985年，xilinx推出第一款FPGA 产品——Ⅸc2064TM，它是一种全新的可编程逻辑，这会议(IEDM)上，三星公司的32Gbit新型NAND型种器件把门阵列的许多方面，如高密度与早期FPD的闪存亮相，公布其采用了40nm技术，计划在2008年量特性(如现场可编程性)结合在一起。产的32Gbit NAND型闪存，集成度已超过300亿。最 FPGA采用了逻辑单元阵列LcA(Logic Cell 近几年，微处理器完成了从单核到多核的提升，2006年 11月14日，英特尔先于AMD发布了酷睿2四核处理器，称性能较双核提高了80％。2006年11月17日， Array)这一新概念，内部包括可配置逻辑模块CLB (configurable Logic Block)、输出输入模块IOB(I印ut 0utput Block)和内部连线(Interconnect)三个部分。收稿日期：2007—05一15 ．32一万方数据

第7卷第7期王红，彭亮，于宗光：FPGA现状与发展趋势 HBA采用不同于PLD架构的设计方式，拥有较 3．2 XC3000系列高的密度和容量，还具有I／O多、功耗低等优点，然 XC3000系列FPGA是Xilinx公司最早提出的FPGA 而其布线复杂，亦导致时序延迟，且呈非固定式，延迟系列，可用最大门不到10000门，主要产品见表2。时间较长。 FPGA的架构主要有sRAM Base及AJlti—fuse两种设计模式，其中sRAM Base的特点是可重复编程、低功耗、可进行系统重构；Anti—fuse由于具有一次烧录 (oTP)的特性，可在保密性上提供较佳的保护，但也因此无法进行重复修改。目前PLD／FPGA供货商全部来自美国公司，主要是xilinx、Altera、Lattice、Actel、Atmel等。其中以Ⅺlinx和Altera的市场占有率最大，是最大的可编程集成电路供货商。AcTEL公司一直是世界反熔丝技术FPGA的领先供应商，是军品级和宇航级器件的主要供应商。本文主要介绍xilinx和A1tera产品系列。 3 Xilinx公司FPGA主要产品系列 3．1发展历程表l给出了Ⅺlinx CPLD／FPGAs产品的发展历程。年份均侉侈侈粥鳃鳃％均侈加粥孵∞ 加叭加加会}睨加阱．加晒加嬲加嘶表1)(ilinx CPLD／FPGAs产品的发展历程主要进展 xC9500：FLASH工艺的PLD XC9500XL SRUiTAN SPARTAN II：2．5V SRAM工艺FPGA，Spartan 的升级产品 Virtex XC9500XV coolR咖er xPLA3：Philips的产品，99年被xilill)【收购。特点是功耗低 Virtex II：新一代大规模sRAM工艺FPGA产品，主流器件 CoolRu衄er—II：新一代低功耗产品 virtex．II Pro基于virtex II的结构，集成CPU和高速接口的FPGA产品 spartanTM一3：新一代FPGA产品，结构与Virtex II 类似，90nm T．艺 virtex．47MLx：侧重普通逻辑应用，预计2005年年底开始量产 vinex一4TMsx：侧重数字信号处理DsP模块比较多，2006年年初开始量产 virtex．4nIFx：集成PowerPc和高速接口模块， 2006年年初开始量产；virtex．5问世表2 xc3000系列产品性能 3．3 XC4000系列 3．4、，ircex系列 1997年，xilinx推出了当时业内最大的FPGA 1998年，xilinx推出Ⅵrtex结构，Ⅵrtex结构是 xc4085XL，用0．35¨m工艺制造，可用门85000逻 xc4000系列现场可编程门阵列(FPGA)结构和5层辑门，xc4085xL的工作电压为3．3V，比同级产品省金属、0．25恤m工艺技术结合的产物。新的Ⅵnex系列电一半，完全符合PCI及select—RAM功能，可提供更 FPGA的密度可达5万门至100万门，时钟频率高达佳的存储器功能、沿边触发编写及双端口工作特性。因 100MHz以上。Ⅵrtex系列的电源电压是2．5V，与”凡为应用了分段路由架构，缩短了互连线长度，比使用长兼容，它支持多种总线，如GTL+、ssTL、LVTTL 线作互连线的非分段架构消耗较少电流，但更有效。及PCI。．33一万方数据

第7卷第7期电子与封装 950 466 608 238 3078 5472 7448 l 368 1 862 770 3 800 4598 3 200 6272 2432 2432 8192 10368 12 800 18432 25088 32 768 32 768 41472 5l 200 61 952 73 728 100352 墨凳 152 薹豁t600 s。。。s。。。6。。。8。。。tooo。，s。。。2。。。。2s。。。2sooo s6000 44。。。s2。。。620。o ss。。o 篙2 048 觜*·．s 嬲8×8 lo×lo 14x 14 16×16 18×18 20×20 24×24 28×28 32×32 32×32 36×36 40×40 44×44 48×48 56×56 嚣64 100 ；；怒256 苔努64 6彤7珈协so·s枷ts郴·s-so 22彤27-so ss枷。4。m。ss舶。 s一9 4m 1 536 2016 2560 3 840 4576 1 936 2 304 2560 3 168 1 024 1 024 l 296 1 600 360 616 768 936 1 120 224 256 384 448 576 784 256 324 400 160 192 256 288 320 352 196 80 112 128 144 2．s 3 136 5 376 7 168 3．5 Xilinx公司的Spanan系列FPGA spanan2系列产品基于Ⅵrtex结构，采用0．22／0．18 cMOs工艺，6层金属连线制造，在spartan的结构基础上有了较大的改进，spanan 2系列产品门数最高术、11层铜布线工艺、低K材料、新型镍硅自对准技术、新型ExpressFabric技术和ASMBL架构，可以提供330 000个逻辑单元和1 200个用户哟，与前一代 90nm FPGA相比，Ⅵrtex-5 LxT平台的整体性能平均提达200 000门，时钟达200MHz，与66MHz的PcI兼高30％，容量提高65％，动态功耗降低35％。表5 SpanaJl2系列产品性能特性 xc2s15xc2s30xc2s50xc2s100xc2s150xc2s200 容，能达到AsIc性价比。 Xilinx公司spartan一3系列FPGA基于查找表技术，采用90nm sRAM、8层金属的工艺制程，表6为Spar— tan一3系列，系统门从50k到5 000k不等。另外，不同的封装形式，用户的I／0数是不同的，表6中列出的是最大I／O数。 3．6Ⅺ1i11)【公司FPGA最新系列——Ⅵnex-5 2006年5月，xilinx公司推出了世界上第一个65啪 FPGA系列—Virtex一5。基于65nm三极栅氧化层技．34．万方数据

第7卷第7期王红，彭亮，于宗光：FPGA现状与发展趋势表6 Spanan3系列产品性能品，规模最大的EPFl0K250A典型门是25万门，最大系统门是31万门。表7 Altera FPGA发展历程主要进展 FLEx@8000 FPGAs问世第一个带嵌入式存储器的FPGA—— FLEX 10K FPGAs 第一个10万门嵌入式FPGA—— EPFl0K100 FPGAs问世 APEx FPGAs系歹Ⅱ问世 FLEx 10KE FPGAs系列发布 EPFl0K250发布——世界上最大的FPGAs 第一个0。15扯m、全铜互连的FPGA—— APEX20KC面世第一个o．13斗m FPGA——APExⅡ面世 Stratix FPGAs面世 Stratix GX FPGAs面试 Cyclone FPGAs面世 HardCopy stratiX面世 S仃atixⅡ面世 S仃atixⅢ面世年份 1992 1995 1996 1997 1998 2000 2001 2002 2003 2004 2006 4 Altera公司的可编程集成电路系列 4．1发展历程 Altera公司自从事FPGA的研制开发以来，不断进行技术创新，研发新产品。表7给出了A1tera公司FPGA 的主要发展历程。 4．2 FI正X10K系列表8给出了ALl陋AG公司FLEx 10K系列的主要产 EPFl0 K10／EP EPFlO F10K1 K20 0A EPFlO K30／EP FlOK30 A EPFlO EPFl0 EPFlO K50／EP EPFl0 100／EPF EPFl0 K40 F10K50 K70 10K100 K130V EPFl0 l(250A V A 』～LTERA公司的APEx 20K系列FPGA器件，采出的stratixII系列产品采用90nm工艺制程，支持内部用0．22¨m、5层金属的工艺制程，表9为APEx 20K 时钟频率高达500MHz。系列，系统门从263 000门到l 052000门不等。另外，不同的封装形式，用户的I／0数是不同的，表中列出的是最大I／o数。 4．3 S仃atix系列 StratiX系列麟于2002年中期推出，采用0。13弘m 工艺，1．5V内核供电，集成硬件乘加器等。后来推 4．4 A1tem公司的最新产品——StratiX III系列 stratix III是A1tera公司2006年11月份推出的65m FPGA系列。stratiX III比前一代器件快25％，密度是前一代FPGA的两倍，功耗降低了50％，支持四十多个I／o接口标准，具有业界一流的性能、灵活性和信号完整性。．35— 万方数据

第7卷第7期电子与封装表9 APEX 20K系列器件性能表10 S妇tix系列产品性能逻辑单元512bit 4Kb“512K Mega DsP 各滓 …1 RAM块RAM块RAM块块 LE 1 E、， ““ 4 160 2．5V 8 2 263 000 记 6 珈 Ⅳ 咖 252 53 248 m 6 骞|蛳． 16 640 2．5V 1 052 000 502 212 992 逻辑单兀主霸电压系统门霪用户∞能洲蓑 cLB总和触，殳器数目封装形式／夕p形尺寸BGA356 FBGA484 FBGA672 表11 S廿atix II系列产品性能 EP2S15 6240 EP2S15 13552 EP2S15 24176 EP2S15 36384 EP2S15 53016 EP2S15 71760 15 600 33 880 60440 90960 132 540 179400 419 328 l 369 728 2 544 192 4 520 448 6 747 840 9 383 040 48 6 48 64 6 “ 542 144 12 144 702 192 12 192 886 252 12 252 384 12 384 1 110 1158 E哩美咖总号燮等元 L blts J DSP单元 PLLS 嵌入乘法器最大用户I／O 358 5 FPGA的发展趋势分析 FPGA发展主要有以下几个值得注意的方向：性能优化的IP块拥有了550MHz时钟频率。高性能 SelectIo特性提供了到667Mbps DDR2 SDRAM和 1200Mbps QDR II SRAM等外部存储器的最快连接。 ALtera公司于2006年11月份推出stratix III的65nm (1)规模越来越大，集成度越来越高。 FPGA系列。stratix III比前一代器件快25％，密度早期的FPGA规模只有几千门，2006年5月份， xilinx公司推出世界上第一个65nm FPGA系列—— 是前一代FPGA的2倍，功耗降低了50％，支持四十多个I／o接口标准，具有业界一流的性能、灵活 Virtex-5。基于65nm三极栅氧化层技术、11层铜布性和信号完整性。线工艺、低K材料、新型镍硅自对准技术、新型 ExpressFabric技术和AsMBL架构，可以提供330 000 个逻辑单元(可编程逻辑门约660万门)和1 200个用户I／0。 (3)I P库的利用。当前具有IP内核的系统级FPGA的开发主要体现在两个方面：一方面是FPGA厂商将IP硬核(指完成版图设计的功能单元模块)嵌入到FPGA器件 (2)速度不断提高，性能不断提升。中；另一方面是大力扩充优化的IP软核(指利用 xilinx 2006年推出的Virtex一5 Lx性能和利用率 HDL语言设计并经过综合验证的功能单元模块)，都很高，同时功耗大幅度降低。Virtex一5 Lx FPGA比上一代90nm FPGA提供高出30％的性能，少占用 45％的硅片面积，以及提供比上一代90nm FPGA低用户可以直接利用这些预定义的、经过测试和验证的IP核资源，有效地完成复杂的片上系统设计。 (4)价格越来越低。 35％的业界最低动态功耗。Virtex一5 Lx系列还通过 FPGA市场的激烈竞争推动了价格的不断下调。．36．．万方数据

第7卷第7期王红，彭亮，。于宗光：FPGA现状与发展趋势基于sRAM的FPGA的价格下降很快，每1万门的单价在2004年底降至1美元，到2005年降至0．5美元。～tera公司于2005年第二季度开始批量生产的低端 6 结论 FPGAcycloneⅡ，其约33万门的产品将以22美元的价 FPGA不断向高集成度、大容量、高速、低功格供货。相当于每一万门的单价为0．65美元左右。耗、低价位的方向发展，目前最高水平的FPGA已采用 (5)向可编程系统芯片(s0Pc)方向发展。 65nm、ll层铜布线，规模已达到330 000个逻辑单元可编程系统级芯片(sOPc)具有ASIc的高集成 (可编程逻辑门约660万门)和1 200个用户I／0，速度、低功耗、小尺寸、低成本的优点，同时具有FPGA 度已达到550MHz。FPGA发展另一个值得注意的方向的低风险、灵活和快速上市的优点。Altera推出的支是IP的利用和可编程系统集成。持新款CycloneⅡFPGA系列的NiosII嵌入式处理器，允{午设计者在很短的时间内构建—个完整的可编程系统芯片，风险和成本比中小规模的ASIC小。实现PSoC 主要有两种途径，一种是在FPGA中嵌入专用功能的IP 核，实现SOC的功能，另一种是将可编程逻辑IP核嵌入到SOC中。作者简介：王红(1 958一)，北京人，高级工程师，1982年毕业于兰州大学，现在中国电子科技集团公司基础部从事元器件技术管理工作。 i搐：}、、塞一≮强|j；堪 picoChip囊括2007 WiMAX、Ⅳorld欧洲展三大最佳奖项讲coChip公司日前在维也纳举办的wiMAx w硼d欧洲展上，荣获了2007年砌MAxwbdd颁发的最佳奖中的“最也纳举行，而这些奖项的提名是从大会的参展商和赞助商中公开征集的。在收到近40个提名后，由独立评审小组在5 佳芯片设计奖”、“最佳行业创新奖”和“最佳行业选择奖” 个设奖范围中选出wiMAx领域的佼佼者。“最佳行业选择三项大奖，所得奖项占总奖项的一半。设立这些奖项的目奖”是此届Best of WiMAx World Awards新增设的奖项。该的是对那些在wiMAx技术开发与部署领域中的领先者进行奖项由WiMAx world欧洲大会与展览代表团以及13家人选肯定。公司代表共同评选，以表彰本年度在wiMAx领域做出最杰 WiMAxwbrld欧洲大会与展览于5月29至31日在维出贡献的公司。 (本刊通讯员) Antenova发布第二代更高效、更小型化的GPS射频天线模块 2007年6月8日，集成天线解决方案供应商AntenoV8 有专利的高效GPs天线技术相结合，适用于Ll波段GPs和有限公司宣布该公司全面推出了业界领先的第二代全球定位 A—GPS系统。系统GPS RADIONOVA@射频天线模块，这种模块适用于 GPs RADl0NOVA是一块体积为35mm×7mm×4mm 嵌入式GPS应用。同时该公司还宣布：采用这款业界领先的单体封装层压基材模块，内含一片GPS无线电芯片、的GPs射频天线模块所设计的GPs产品，将于2007年圣诞 Antenova拥有专利的单馈两段式天线以及所有射频前端元节进人手持式消费产品市场。件。该模块的中心位置有一个用来进行直立安装的低矮连接 Antenova的GPs RADl0N0、，A射频天线模块是全球首器，可提高其机械结构上的稳定性。它可在一个3V正偏置款单体封装解决方案，它将射频及无源天线封装在同一模单电源电压下工作，具有较低的工作电流及睡眠模式功能，块中。GPs RADIONOVA是一款高度集成的GPs射频天线可在闲置模式下进一步降低电流。模块，它将一片高性能、低功率接收机芯片与AntenoVa拥万方数据 (本刊通讯员) 一37—

FPGA现状与发展趋势作者：王红，彭亮，于宗光， WANG Hong， PENG Liang， YU Zong-guang 作者单位：王红,WANG Hong(中国电子科技集团公司基础部,北京,100846)，彭亮,于宗光,PENG Liang,YU Zong-guang(中国电子科技集团公司第58研究所,江苏,无锡,214035) 刊名：电子与封装英文刊名： ELECTRONICS & PACKAGING 年，卷(期)： 2007，7(7) 3次引用次数：相似文献(10条) 1.学位论文刘志杨基于FPGA的红外图像预处理系统的时序设计 2006 随着电子技术的不断发展与进步,电子系统的设计方法发生了很大的变化,传统的设计方法正逐步退出历史舞台,而基于EDA技术的芯片设计正在成为电子系统设计的主流.FPGA(Field Programmable Gate Array)是由当今应用最广泛的可编程专用集成电路(ASIC),电子设计工程师利用它可以在办公室或实验室里设计出所需的专用集成电路,从而大大缩短了产品上市时间,降低了开发成本.此外,可编程逻辑器件还具有静态可重复编程和动态在系统重构的特性,使得硬件的功能可以像软件一样通过编程来修改,这样就极大地提高了电子系统设计的灵活性和通用性. 本文在充分了解FPGA的工作原理,使用方法和VHDL语言设计方法之后,针对红外图像预处理系统设计了该系统的逻辑时序.主要包括了以下几方面:IRFPA(InfraRed Focal P1ane Array)红外焦平面探测阵列的配置信号设计；输入输出数据缓冲模块信号的设计；模拟视频电视信号的设计；下级数字接口时序设计；与DSP接口的中断信号设计；系统需要的一些使能信号的设计.一般的图像处理系统都是利用视频解码器从视频信号中直接分离出其同步和消隐脉冲,以达到系统处理同步的目的.而由于本系统的模拟视频输入信号是非标准的,所以只能利用积分时间信号作为系统同步的基准,达到系统输入输出的同步,满足实时性要求,从而实现了一种新的红外图像预处理系统的同步方案,并且巧妙的运用时间片的方法解决了系统输入输出冲突的问题.经过对所设计的FPGA.时序在红外预处理系统中的实际测试,实现了预期的功能,使红外图像预处理系统的性能达到了实时性、可靠性和稳定性的要求.本文对于利用FPGA设计数字系统具有较好的借鉴意义 . 2.学位论文韩少锋神经网络控制的FPGA研究与应用 2005 自从1943年心理学家McCulloch和数学家Pitts合作提出形式神经元的数学模型，也称为MP模型以来，人工神经网络的研究已经经历了60多年的历史。目前，人工神经网络的研究主要分为三个方面：神经网络理论研究、神经网络应用研究和神经网络实现技术研究。三者的关系分别为：理论研究是整个神经网络研究的基础，它为神经网络应用和实现技术研究提供依据和指导；神经网络应用为神经网络理论研究提出了新问题，给神经网络实现技术研究提出了新的要求，推动神经网络理论及实现技术的发展；神经网络的实现则是用各种技术，合理有效的实现各种神经网络模型及其计算，架起神经网络理论与应用研究之间的桥梁。本文侧重于神经网络实现技术的研究，在介绍、比较了现有各种软、硬件实现方案后，重点阐述了基于 FPGA实现神经网络PID控制器的方法。最后，给出了基于FPGA的神经网络PID控制器在DVD伺服系统中的应用，并给出了其MATLAB仿真。文中程序采用VerilogHDL语言编写，使用Modelsim5.6d和Symplify7.1分别做了仿真验证和综合，所用FPGA为Xilinx公司的VirtexⅡ系列。 3.会议论文朱利民.周强.边计年.蔡懿慈基于动态规划的层次式FPGA布线策略 2008 本文描述了在层次式FPGA上的基于动态规划的布线算法策略.本文首先分析了层次式FPGA结构的特点,实现了基于树形的布线资源图动态规划的布线策略.它利用了层次式结构的特点,在每次布线的过程都朝着特定的目标前进,而且利用了历史信息,避免了重复计算.实验结果表明,它比一般的迷宫算法更为有效,快速. 4.学位论文梁晓娜基于DSP+FPGA的回声测深仪数字系统设计 2008 回声测深技术广泛用于对江河、港湾、沿岸地带和近海等区域进行水深测量，以供海图测绘、水文调查、工程勘探、船舶导航等。本文首先对回声测深仪的工作原理、数字测深仪的系统组成和深度计算方法等进行了讨论；作为数字回声测深仪的核心部分，设计了基于FPGA+DSP的数字信号处理系统；重点讨论了基于FPGA的外围接口单元设计，包括收发板数字接口设计、NMEA0183数据收发器设计、显示控制接口设计、系统时钟接口设计、打印机接口设计、键盘接口和系统复位控制设计等。作为论文的另一个主要内容是基于DSP的系统软件设计，完成了包括串口数据接收和处理，回波采样数据的接收、处理和滚动显示，历史数据存储和系统时间读取等内容。论文最后完成了回声测深仪数字系统的软硬件调试，结果表明设计方案是可行的。 5.学位论文宋晓鹍 PCI密码卡的设计与应用 2003 论文首先概括地介绍了信息安全的背景和意义,从网络安全的漏洞和密码学的历史状况两个方面阐述了网络安全的重要性;然后,较系统地阐述了密码卡设计中所涉及的密码学基本理论,包括对称密钥、公开密钥和散列算法,并对将来具有竞争力的算法也作了简要的介绍.论文还较详细地总结了PCl密码卡的设计与实现,包括FPGA技术、PCI接口技术、IC卡技术、密码卡的驱动和软件工作流程;分析了该密码卡的各种实际运用,包括简单的运用系统、认证中心和加密机等方面.最后,论文是对未来的密码卡发展的展望,从接口技术和加密算法两个方面介绍未来密码卡的发展趋势. 6.学位论文李明刚 64位MIPS微处理器的模块设计和FPGA验证 2005 作为嵌入式系统核心的微处理器，是SOC不可或缺的“心脏”，微处理器的性能直接影响着整个SOC的性能。　　与国际先进技术相比，我国在这一领域的研究和开发工作还相当落后，这直接影响到我国信息产业的发展。本着赶超国外先进技术，填补我国在该领域的空白以摆脱受制于国外的目的，我国很多科研单位和公司进行了自己的努力和尝试。经过几年的探索，已经有多种自主知识产权的处理器芯片完成了设计验证并逐渐进入市场化阶段。我国已结束无“芯”的历史，并向设计出更高性能处理器的目标迈进。　　艾科创新微电子公司的VEGA处理器，是公司凭借自己的技术力量和科研水平设计出的一款64位高性能RSIC微处理器。该处理器基于MIPSISA构架，采用五级流水线的设计，并且使用了高性能处理器所广泛采用的虚拟内存管理技术。设计过程中采用自上而下的方法，根据其功能将其划分为取指、译码、算术逻辑运算、内存管理、流水线控制和cache控制等几个功能块，使得我们在设计中能够按照其功能和时序要求进行。　　本文的首先介绍了MIPS微处理器的特点，通过对MIPS指令集和其五级流水线结构的介绍使得对 VEGA的设计有了一个直观的认识。在此基础上提出了VEGA的结构划分以及主要模块的功能。作为采用虚拟内存管理技术的处理器，文章的主要部分介绍了VEGA的虚拟内存管理技术，将VEGA的内存管理单元(MMU)尤其是内部两个翻译后援缓冲(TLB)的设计作为重点给出了流水线处理器设计的方法。结束总体设计并完成仿真后，并不能代表设计的正确性，它还需要我们在实际的硬件平台上进行验证。作为论文的又一重点内容，介绍了我们在VEGA验证过程中使用到的FPGA的主要配置单元，FPGA的设计流程。VEGA的FPGA平台是一完整的计算机系统，我们利用在线调试软件XilinxChipscope对其进行了在线调试，修正其错误。　　经过模块设计到最后的FPGA验证，VEGA完成了其逻辑设计，经过综合和布局布线等后端流程，VEGA采用0.18工艺流片后达到 120MHz的工作频率，可在其平台上运行Windows-CE和Linux嵌入式操作系统，达到了预计的设计要求。 7.学位论文赵晏伯基于SRAM的FPGA架构的研究 2007 现场可编程门阵列(FPGA)诞生二十年以来，已经成为数字电路最常用的实现载体。本文旨在研究开发基于SRAM技术的FPGA结构，并根据研究获取的各功能模块设计FPGA器件样品，主要研究工作和结果如下：首先，对FPGA的从可编程逻辑器件PLD到通用阵列逻辑GAL再到大规模集成电路技术的可擦除可编程逻辑器件EPLD逐渐发展演化而来的历史进行了阐述；分析了近年来FPGA市场因硅器件制造成本迅速降低，ASIC设计复杂性的增加和FPGA的快捷性灵活性的原因迅速占据ASIC市场的必然趋势；简略概括了商业FPGA产品的各种编程工艺技术包括EPROM技术、E<'2>ZPROM技术、反熔丝技术、 SRAM技术和FLASH技术；并对FPGA在工艺、成本、功耗和未来技术发展方向等几方面的发展趋势做出了预测。其次，介绍了研究开发出的FPGA的总

体结构，FPGA可分为三大模块：可编程逻辑模块、布线资源模块、输入输出模块。对FPGA各模块相互间的布局和协同工作原理进行了详细介绍。在理论上详细分析了可编程逻辑模块、布线资源和输入输出模块的内部结构，并对其内部结构各模块的功能原理进行了分析研究与仿真。如可编程逻辑模块中的查找表及其内部解码电路和存储单元的功能原理，具有置位、复位和捕获功能的D触发器功能原理，配合查找表和触发器的组合控制逻辑功能原理，可快速产生进位和借位信号的专用进位逻辑功能原理。根据功能和布局上对布线资源模块划分为三大类型的互连：可编程逻辑模块周边互连，输入输出模块互连和全局互连线。对可编程逻辑模块周边互连中的不相交开关块类型的选择和单长线、双长线、长线的如何配置提供了最终解决方案。分析了含边缘宽广解码电路的输入输出模块互连的结构原理图和其功能。对HWD4010E芯片的全局互连线中一、二级缓冲驱动给出了图示原理说明。详述了输入输出模块中的带互补式CMOS集成电路静电保护电路、可编程延迟电路、摆率控制电路和上拉下拉电路等的工作原理。最后，将各模块整合到一起进行整体电路的功能仿真，仿真的规模从1个CLB开始，不断增加所能使用的CLB数量，到最后使用的CLB数量达到了整个芯片的97％以上，基本上覆盖到了FPGA能实现的所有功能，进行整体电路仿真的“大规模”电路包括：串并转换器、PCI电路、SDLC电路以及多个计数器电路。从工作站上和PC机上完全对应的仿真结果表明：HWD4010E FPGA器件已开发研制成功。 8.学位论文范旭明机载PCM数据记录技术的应用研究 2004 本文以飞行试验机载测试系统为背景,以作者所完成的JGT-2机载PCM固态记录器的研制为主线,对机载数据记录技术进行了必要的研究和论述.本文论述了机载数据记录技术的历史、现状和发展;研究了机载PCM数据记录的硬件和软件同步技术;研究了PCM数据按字流记录和按位流记录技术;介绍了记录数据卸载技术以及数据记录安全保护技术;并对记录器的体系结构、系统总线、记录介质进行了分析和比较.作者在研究机载数据记录技术的基础上,成功的完成了JGT-2机载PCM固态记录器的设计和生产. 9.学位论文云霄可配置FFT/IFFT处理器的设计及其FPGA构造 2009 随着电子技术和集成电路技术的飞速发展，数字信号处理已经广泛地应用于通信、信号处理、生物医学以及自动控制等领域中。离散傅立叶变换 (DFT)及其快速算法FFT作为数字信号处理中的基本变换，有着广泛的应用。 FFT算法从出现到现在已有四十多年的历史，算法理论已经趋于成熟，但是其具体实现方法却值得研究。面向高速、大容量数据流的FFT实时处理，可以通过数据并行处理或者采用多级流水线结构来实现。特别是流水线结构使得FFT处理器可以通过对模块级数的控制，很容易的实现不同点数的FFT计算。本文在分析了两种FFT算法后，采用了按频率抽取的混合基算法作为FFT处理器的实现算法，并提出了一种高速、处理点数可变的流水线结构FFT处理器的实现方法。本设计以FPGA芯片StratixIIEP2S60F672C3为硬件平台，进行了仿真、综合等工作。仿真结果表明其计算结果达到了一定的精度，运算速度可以满足一般实时信号处理的要求。 10.学位论文瞿铁锚基于FPGA的GPS星座模拟器的研究与开发 2007 全球定位系统(GPS)可以向全球用户提供位置、速度和时间信息，在航空、航天、海上及陆地等诸多领域得到了广泛的应用，成为一种主要的导航手段。随着空间定位技术的不断发展，空间定位系统必将出现多元化。本文结合计算机技术，以GPS定位系统为例，研究了卫星定位技术中的GPS星座模拟器。本文综述了卫星导航系统的历史，现状及发展的方向,介绍GPS模拟器的研究发展状况。详细研究了GPS卫星信号传输理论和GPS卫星定位原理。在此基础上，提出GPS模拟器的理论模型和实现方法,研究了GPS星座模拟器的设计思路、组成模块，分析各个模块的设计原理。在理论研究和分析的基础上，提出模拟器的FPGA的设计与实现,以FPGA为平台，用verilog硬件语言实现了卫星信号的模拟，详细研究了基带模块的实现方法,包括C/A码产生模块，导航电文合成模块，码转换模块。最后通过射频模块发出，完成卫星信号的模拟。在信号测试部分，用示波器，频谱仪，MATLAB程序对模拟信号进行了验证实验。验证结果表明，设计满足要求，达到预想目标。引证文献(3条) 1.闵牡丹.刘一娜 PCIE总线的FPGA设计方法[期刊论文]-计算机与现代化 2009(8) 2.潘锐捷.陈彪.刘西安可编程逻辑器件的历程与发展[期刊论文]-电子与封装 2008(8) 3.刘佳.焦斌亮 FPGA的发展趋势及其新应用[期刊论文]-电子技术 2008(04) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_dzfz200707009.aspx 下载时间：2010年5月6日

分享到：

赞收藏

资料库

FPGA现状与发展，阐述了目前主流FPGA系列即Xilinx系列、Altera系列.pdf

相关推荐

开发技术

热门标签

最新资料