可編程邏輯器件原理及應用

A. 標題 討論可編程邏輯器件的原理,搜集市場有哪些主要可編程邏輯器件生產商

可編程邏輯器件英文名字PLD（ProgrammableLogicDevices），可分為簡單的PLD和復雜的PLD。簡單的PLD分為：PROM、PLA、PAL、GAL；復雜的PLD分為：可編程邏輯器件CPLD和現場可編程邏輯門陣列FPGA。
根據邏輯實現和可編程方式的不同，FPGA分為兩類：一，邏輯用查找表來實現，編程通過SRAM方式實現，叫SRAM查找表結構：二，邏輯通過多路開關實現，編程通過熔絲的通斷實現，稱為多路開關反熔絲結構，或者說是反熔絲的多路開關結構。採用SRAM查找表結構的FPGA廠商有Altera、Xilinx，LatTIce等；Actel和Quicklogic則是採用反熔絲多路開關結構的代表廠商。
當前，FPGA廣泛應用於各種終端領域，如消費電子、通信、工業自動化、工業應用、計算機以及汽車電子等。
針對低功耗要求，FPGA採取措施降低動態功耗，提高性能。靜態功耗漏泄電流主要因工藝產生，動態功耗P=CV2F，跟電壓的平方成正比，跟頻率成正比，跟分布電容C成正比，頻率的增加會提高功耗。降低功耗的方法是簡化系統的發熱設計，並簡化供電的系統設計。

B. 現場可編程邏輯門陣列 (FPGA) 可應用的領域有哪些

邏輯器件可分為兩大類 - 固定邏輯器件和可編程邏輯器件。 一如其名，固定邏輯器件中的電路是永久性的，它們完成一種或一組功能 - 一旦製造完成，就無法改變。 另一方面，可編程邏輯器件（PLD）是能夠為客戶提供范圍廣泛的多種邏輯能力、特性、速度和電壓特性的標准成品部件 - 而且此類器件可在任何時間改變，從而完成許多種不同的功能。

• 對於固定邏輯器件，根據器件復雜性的不同，從設計、原型到最終生產所需要的時間可從數月至一年多不等。 而且，如果器件工作不合適，或者如果應用要求發生了變化，那麼就必須開發全新的設計。 設計和驗證固定邏輯的前期工作需要大量的「非重發性工程成本」，或NRE。 NRE表示在固定邏輯器件最終從晶元製造廠製造出來以前客戶需要投入的所有成本，這些成本包括工程資源、昂貴的軟體設計工具、用來製造晶元不同金屬層的昂貴光刻掩模組，以及初始原型器件的生產成本。 這些NRE成本可能從數十萬美元至數百萬美元。
  

• 可編程邏輯器件的兩種主要類型是現場可編程門陣列（FPGA）和復雜可編程（PLD）。 在這兩類可編程邏輯器件中，FPGA提供了最高的邏輯密度、最豐富的特性和最高的性能。 現在最新的FPGA器件，如Xilinx Virtex系列中的部分器件，可提供八百萬"系統門"（相對邏輯密度）。 這些先進的器件還提供諸如內建的硬連線處理器（如IBM Power PC）、大容量存儲器、時鍾管理系統等特性，並支持多種最新的超快速器件至器件（device-to-device）信號技術。 FPGA被應用於范圍廣泛的應用中，從數據處理和存儲，以及到儀器儀表、電信和數字信號處理等。
  

• 與此相比，PLD提供的邏輯資源少得多 - 最高約1萬門。 但是，PLD提供了非常好的可預測性，因此對於關鍵的控制應用非常理想。 而且如Xilinx CoolRunner系列PLD器件需要的功耗極低
  

C. 什麼是可編程器件

可編程邏輯器件（Programmable Logic Device，PLD）是一類半定製的通用性器件，用戶可以通過對PLD器件進行編程來實現所需的邏輯功能。與專用集成電路（即ASIC）相比，可編程邏輯器件（即PLD）具有靈活性高、設計周期短、成本低、風險小等優勢，因而得到了廣泛應用，各項相關技術也迅速發展起來，PLD目前已經成為數字系統設計的重要硬體基礎。
目前使用最廣泛的可編程邏輯器件有兩類：現場可編程門陣列（Field Programmable Gate Array，即FPGA）和復雜可編程邏輯器件（Complex Programmable Logic Device，即CPLD）。

FPGA和CPLD的內部結構稍有不同。通常，FPGA中的寄存器資源比較豐富，適合同步時序電路較多的數字系統；CPLD中組合邏輯資源比較豐富，適合組合電路較多的控制應用。在這兩類可編程邏輯器件中，CPLD提供的邏輯資源較少，而FPGA提供了最高的邏輯密度、最豐富的特性和極高的性能，已經在通信、消費電子、醫療、工業和軍事等各應用領域當中占據重要地位。因此，本文主要針對FPGA進行闡述。

下面有一個pdf格式的文件，你可以下載或直接打開，裡面有更為詳細的介紹：

D. FPGA是干什麼用的

FPGA作為專用集成電路（ASIC）領域中的一種半定製電路而出現的，既解決了定製電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數有限的缺點。

FPGA設計不是簡單的晶元研究，主要是利用 FPGA 的模式進行其他行業產品的設計。 與 ASIC 不同，FPGA在通信行業的應用比較廣泛。

通過對全球FPGA產品市場以及相關供應商的分析，結合當前我國的實際情況以及國內領先的FPGA產品可以發現相關技術在未來的發展方向，對我國科技水平的全面提高具有非常重要的推動作用。

(4)可編程邏輯器件原理及應用擴展閱讀：

工作原理

FPGA採用了邏輯單元陣列LCA（Logic Cell Array）這樣一個概念，內部包括可配置邏輯模塊CLB（Configurable Logic Block）、輸入輸出模塊IOB（Input Output Block）和內部連線（Interconnect）三個部分。

現場可編程門陣列（FPGA）是可編程器件，與傳統邏輯電路和門陣列（如PAL，GAL及CPLD器件）相比，FPGA具有不同的結構。

FPGA利用小型查找表（16×1RAM）來實現組合邏輯，每個查找表連接到一個D觸發器的輸入端，觸發器再來驅動其他邏輯電路或驅動I/O，由此構成了既可實現組合邏輯功能又可實現時序邏輯功能的基本邏輯單元模塊，這些模塊間利用金屬連線互相連接或連接到I/O模塊。