XC3064型FPGA的设计与实现

• 作 者: 刘明峰
• 机 构: 江苏大学
• 出 处: 江苏大学
• 发表日期: 2012年期
• 关键词: 现场可编程门阵列 XC3064型器件 体系架构 开关矩阵 互连方案 结构设计 面积性能

现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Arrays)是一种可通过用户编程来实现各种数字电路的集成电路器件。用FPGA设计数字系统有低成本、低风险、面市时间短等特点。FPGA从1985年问世至今的二十余年来发展迅猛,已成为一种独立的数字电路实现方法,给数字系统设计带来革命性的变化。　　
论文结合XC3064的设计,对FPGA器件体系架构进行了研究,重点对FPGA的可编程逻辑功能块(Configurable Logic Block)、可编程互连资源(Programmable Interconnection)、输入输出模块(Input/Output Block)的设计进行了分析研究。通过对XC3064的可编程逻辑资源进行的研究,得到了一种逻辑规模适中的逻辑块结构。通过对FPGA速度和面积上影响较大的可编程互连资源中的开关矩阵、可编程开关等的组成和结构进行分析,结合XC3064的可编程互连资源的设计,得出了一套适合于中小规模逻辑器件的通用互连资源结构,仿真显示新的互连方案有较好的速度和面积性能,在互连资源的面积和性能上达到一个很好的折中。论文还研究了输入输出模块数目的确定和分布式5RAM结构中编程电路结构的设计,并简单介绍了SRAM单元的晶体管级设计原理。最后,结合XC3064的具体设计和生产,对FPGA的基本测试内容和方法进行了讨论。　　
在对FPGA基本体系架构研究基础上,论文完成了XC3064型FPGA电路的设计和并提出了相应的电路生产测试方案。该电路作为中国电子科技集团公司第58研究所的一个实际工程项目,目前已经在华润上华的0.6微米双多晶双铝N阱工艺上成功流片,测试结果达到了设计要求。