FPGA,即現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列,作為半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域的重要?jiǎng)?chuàng)新成果,其優(yōu)勢(shì)在于靈活的可編程特性。與傳統(tǒng)的集成電路(ASIC)不同,F(xiàn)PGA無(wú)需進(jìn)行復(fù)雜的流片過(guò)程,開(kāi)發(fā)者能夠通過(guò)硬件描述語(yǔ)言(如Verilog、VHDL)對(duì)其邏輯功能進(jìn)行編程配置。這種特性使得FPGA在產(chǎn)品研發(fā)的原型驗(yàn)證階段極具價(jià)值,工程師可以迭代設(shè)計(jì)方案,通過(guò)重新編程實(shí)現(xiàn)功能調(diào)整,而無(wú)需大量時(shí)間和成本進(jìn)行硬件重新制造。從結(jié)構(gòu)上看,F(xiàn)PGA由可配置邏輯塊(CLB)、輸入輸出塊(IOB)和互連資源組成。CLB作為基本邏輯單元,通過(guò)查找表(LUT)和觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)各種組合邏輯與時(shí)序邏輯;IOB負(fù)責(zé)芯片與外部電路的連接,支持多種電平標(biāo)準(zhǔn);互連資源則像電路中的“高速公路”,負(fù)責(zé)各邏輯單元之間的信號(hào)傳輸,三者協(xié)同工作,賦予了FPGA強(qiáng)大的邏輯實(shí)現(xiàn)能力。 FPGA 的并行處理能力使其在高速數(shù)據(jù)處理中表現(xiàn)出色。江蘇嵌入式FPGA芯片
FPGA在天文射電望遠(yuǎn)鏡數(shù)據(jù)處理中的深度應(yīng)用天文射電望遠(yuǎn)鏡產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量巨大,傳統(tǒng)處理方式難以滿足實(shí)時(shí)性要求。我們基于FPGA開(kāi)發(fā)了數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),在信號(hào)預(yù)處理階段,設(shè)計(jì)了多通道數(shù)字波束形成模塊。通過(guò)對(duì)多個(gè)天線接收信號(hào)的相位調(diào)整與疊加,有效提升了信號(hào)增益,在觀測(cè)弱射電源時(shí),信噪比提高了15dB。在數(shù)據(jù)降維處理環(huán)節(jié),采用壓縮感知算法結(jié)合FPGA并行計(jì)算架構(gòu),將原始數(shù)據(jù)量壓縮至1/10,同時(shí)保證數(shù)據(jù)有效信息損失低于3%。系統(tǒng)還支持實(shí)時(shí)頻譜分析,可在1秒內(nèi)完成1GHz帶寬信號(hào)的頻譜計(jì)算。在實(shí)際觀測(cè)中,該系統(tǒng)成功捕捉到了毫秒脈沖星的周期性信號(hào),驗(yàn)證了其處理微弱信號(hào)的能力。此外,通過(guò)FPGA的遠(yuǎn)程重配置功能,科研人員可根據(jù)不同觀測(cè)目標(biāo)快速調(diào)整處理算法,提升了天文觀測(cè)效率。 天津嵌入式FPGA模塊與ASIC芯片相比,F(xiàn)PGA的一項(xiàng)重要特點(diǎn)是其可編程特性。
FPGA與開(kāi)源硬件和開(kāi)源軟件的結(jié)合,為電子技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展注入了新的活力。開(kāi)源硬件社區(qū)如OpenFPGA,提供了大量的FPGA設(shè)計(jì)資源和參考代碼,開(kāi)發(fā)者可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行學(xué)習(xí)和二次開(kāi)發(fā),降低了開(kāi)發(fā)門(mén)檻和成本。同時(shí),開(kāi)源軟件工具如Yosys、NextPnR等,為FPGA開(kāi)發(fā)提供了**且功能強(qiáng)大的替代方案,打破了傳統(tǒng)商業(yè)軟件的壟斷。這種開(kāi)源生態(tài)促進(jìn)了技術(shù)的共享和交流,使得更多的開(kāi)發(fā)者能夠參與到FPGA技術(shù)的研究和應(yīng)用中。例如,基于開(kāi)源的RISC-V架構(gòu),開(kāi)發(fā)者可以在FPGA上實(shí)現(xiàn)自定義的處理器內(nèi)核,并根據(jù)需求進(jìn)行功能擴(kuò)展和優(yōu)化。開(kāi)源硬件和軟件的結(jié)合,不僅推動(dòng)了FPGA技術(shù)的普及,也為電子技術(shù)的創(chuàng)新帶來(lái)了更多可能性。
FPGA 的工作原理 - 編程過(guò)程:FPGA 的編程過(guò)程是實(shí)現(xiàn)其特定功能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。首先,設(shè)計(jì)者需要使用硬件描述語(yǔ)言(HDL),如 Verilog 或 VHDL 來(lái)描述所需的邏輯電路。這些語(yǔ)言能夠精確地定義電路的行為和結(jié)構(gòu),就如同用一種特殊的 “語(yǔ)言” 告訴 FPGA 要做什么。接著,HDL 代碼會(huì)被編譯和綜合成門(mén)級(jí)網(wǎng)表,這個(gè)過(guò)程就像是將高級(jí)的設(shè)計(jì)藍(lán)圖轉(zhuǎn)化為具體的、由門(mén)電路和觸發(fā)器組成的數(shù)字電路 “施工圖”,把設(shè)計(jì)者的抽象想法轉(zhuǎn)化為實(shí)際可實(shí)現(xiàn)的電路結(jié)構(gòu),為后續(xù)在 FPGA 上的實(shí)現(xiàn)奠定基礎(chǔ)。既解決了定制電路的不足,又克服了原有可編程器件門(mén)電路數(shù)有限的缺點(diǎn)。
米聯(lián)客 FPGA 開(kāi)發(fā)板,為數(shù)字電路開(kāi)發(fā)愛(ài)好者與專業(yè)工程師提供了便捷的開(kāi)發(fā)平臺(tái)。FPGA 即現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列,米聯(lián)客開(kāi)發(fā)板允許用戶靈活在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)芯片編程,無(wú)需返廠。其高密度 FPGA 產(chǎn)品集成大量邏輯單元、豐富存儲(chǔ)器資源與高速接口,在通信領(lǐng)域,助力基站信號(hào)處理、光纖通信等,以高速低延遲保障通信質(zhì)量;在工業(yè)控制中,實(shí)現(xiàn)精細(xì)時(shí)序控制與高速數(shù)據(jù)采集處理,提升生產(chǎn)效率。產(chǎn)品適用于原型設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)研究等場(chǎng)景,尤其在工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)里,通過(guò)配置可實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)、故障檢測(cè)等功能,為工業(yè)智能化轉(zhuǎn)型注入動(dòng)力。FPGA 可編程性強(qiáng),為電子設(shè)計(jì)帶來(lái)極大靈活性,可滿足不同應(yīng)用需求。河北了解FPGA學(xué)習(xí)視頻
現(xiàn)場(chǎng)可編輯邏輯門(mén)陣列(FPGA)。江蘇嵌入式FPGA芯片
FPGA 的靈活性優(yōu)勢(shì) - 多種應(yīng)用適配:由于 FPGA 具有高度的靈活性,它能夠輕松適配多種不同的應(yīng)用場(chǎng)景。在醫(yī)療領(lǐng)域,它可以用于醫(yī)學(xué)成像設(shè)備,通過(guò)靈活配置實(shí)現(xiàn)圖像重建和信號(hào)處理的功能優(yōu)化,滿足不同成像需求。在工業(yè)控制中,面對(duì)各種復(fù)雜的控制邏輯和實(shí)時(shí)性要求,F(xiàn)PGA 能夠根據(jù)具體的工業(yè)流程和控制算法進(jìn)行編程,實(shí)現(xiàn)精細(xì)的自動(dòng)化控制。在消費(fèi)電子領(lǐng)域,無(wú)論是高性能視頻處理還是游戲硬件中的圖形渲染和物理模擬,F(xiàn)PGA 都能通過(guò)重新編程來(lái)滿足不同的功能需求,這種對(duì)多種應(yīng)用的適配能力,使得 FPGA 在各個(gè)行業(yè)都得到了廣泛的應(yīng)用和青睞。江蘇嵌入式FPGA芯片
常州米聯(lián)客信息科技有限公司,作為行業(yè)內(nèi)的佼佼者,自成立以來(lái)便專注于為中國(guó)工程師提供技術(shù)基座生態(tài)支持。公司成立于2017年,經(jīng)過(guò)多年的拼搏與發(fā)展,在業(yè)界樹(shù)立了良好的聲譽(yù)。米聯(lián)客擁有強(qiáng)大的技術(shù)研發(fā)實(shí)力,是專業(yè)的FPGA和SOC硬件模塊及軟件生態(tài)解決方案提供商。在硬件方面,公司產(chǎn)品線豐富,涵蓋了國(guó)際的AMD、ALTERA品牌產(chǎn)品,以及國(guó)內(nèi)的安路FPGA、龍芯中科、瑞芯微等品牌產(chǎn)品。其研發(fā)的核心板模塊,憑借出色的性能和穩(wěn)定性,深受市場(chǎng)青睞。不僅如此,米聯(lián)客還在軟件生態(tài)方面下足功夫,配套的軟件解決方案與硬件完美適配,為客戶提供一站式服務(wù)。公司的產(chǎn)品和解決方案在多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。在工業(yè)自動(dòng)化控制中,助力企業(yè)實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn);在機(jī)器視覺(jué)領(lǐng)域,能夠精細(xì)識(shí)別目標(biāo),為相關(guān)設(shè)備提供“視覺(jué)”支持;在先進(jìn)醫(yī)療設(shè)備中,保障設(shè)備的高效運(yùn)行和精細(xì)檢測(cè);在電力設(shè)備、儀器儀表、數(shù)據(jù)通信、人工智能及汽車電子等領(lǐng)域,也都發(fā)揮著重要作用,推動(dòng)各行業(yè)不斷創(chuàng)新發(fā)展,為產(chǎn)業(yè)升級(jí)貢獻(xiàn)力量。