 |
|
三种常见的FPGA结构 |
|
|
随着FPGA的生产工艺不断提高，各种新技术被广泛应用到FPGA芯片的设计生产的各个环境。其中，生产工艺结构决定了FPGA芯片的特性和应用场合。 如图1.1所示是FPGA的主要几种生产工艺及典型产品。
1.基于SRAM结构的FPGA 目前大的两个FPGA厂家Xilinx和Altera的所有FPGA产品都是基于SRAM工艺来实现的。这种工艺的优点是可以用较低的成本来实现较高的密度和较高的性能；缺点是掉电后SRAM会失去所有配置，导致每次上电都需要重新加载。 重新加载需要外部的器件来实现，不仅增加了整个系统的成本，而且引入了不稳定的因素。加载的过程容易受到外界干扰而导致加载失败，也容易受到"监听"而破解加载文件的比特流。 虽然基于SRAM结构的FPGA存在这些缺点，但是由于其实现成本低，还是得到了广泛的应用，特别是民用产品方面。 2. 基于反融丝结构的FPGA Actel公司擅长出品反融丝结构的FPGA。这种结构的FPGA只能编程一次，编程后和ASIC一样成为了固定逻辑器件。Quick Logic公司也有类似的FPGA器件，主要面向军品级应用市场。 这样的FPGA失去了反复可编程的灵活性，但是大大提高了系统的稳定性。这种结构的FPGA比较适合应用在环境苛刻的场合，比如高振动，强电磁辐射等航空航天领域。同时，系统的保密性也得到了提高。 这类FPGA因为上电后不需要从外部加载配置，所以上电后可以很快进入工作状态，即 "瞬间上电"技术。这个特性可以满足一些对上电时间要求苛刻的系统。由于是固定逻辑，这种器件的功耗和体积也要低于SRAM结构的FPGA。 3.基于Flash结构的FPGA Flash具备了反复擦写和掉电后内容非易失特性，因而基于Flash结构的FPGA同时具备了SRAM结构的灵活性和反融丝结构的可靠性。这种技术是近几年发展起来的新型FPGA实现工艺，目前实现的成本还偏高，没有得到大规模的应用。 系统安全的角度来看，基于Flash的FPGA具有更高的安全性，硬件出错的几率更小，并能够通过公共网络实现安全性远程升级，经过现场处理即可实现产品的升级换代。这种性能减少了现场解决问题所需的昂贵开销。 在Flash器件中集成小型的NVM（Non Volatile Memory，非易失性存储器）模块可以在某些消费电子和汽车电子应用中实现授权技术。这种NVM可以存储安全通信所需的密钥，或者针对基于广播的系统实现机顶盒设备的串行化。 可重编程的NVM在编程时需要一定的电压，因此SRAM用户必须从外部提供这种电压。基于Flash的FPGA采用内部电荷泵进行编程，不需要集成NVM模块，而基于SRAM的FPGA通常缺乏这种功能。 Flash器件的工作频率可达350MHz，利用率超过95%，而SRAM FPGA一般能够达到的利用率仅为70～75%。Flash FPGA在加电时没有像SRAM FPGA那样大的瞬间高峰电流，并且SRAM FPGA通常具有较高的静态功耗和动态功耗。 例如，一块40万门的基于Flash的FPGA需要20mA的静态电流，然而同等规模的基于SRAM的FPGA所需的电流达100mA。SRAM FPGA的功耗问题往往迫使系统设计者不得不增大系统供电电流，并使得整个设计变得更加复杂。 来源：华清远见fpga培训内部资料 热点链接：
1、嵌入式Linux编译器GCC编译流程
|
