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)。借助 FPGA 的并行架構(gòu),提高系統(tǒng)效率。湖北工控板FPGA板卡設(shè)計(jì)
FPGA,即現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列,作為一種獨(dú)特的可編程邏輯器件,在數(shù)字電路領(lǐng)域大放異彩。它由可配置邏輯塊、互連資源以及輸入 / 輸出塊等構(gòu)成??膳渲眠壿媺K如同構(gòu)建數(shù)字電路大廈的基石,內(nèi)部包含查找表和觸發(fā)器,能夠?qū)崿F(xiàn)各類組合邏輯與時(shí)序邏輯功能。查找表可靈活完成諸如與、或、非等基本邏輯運(yùn)算,觸發(fā)器則用于存儲(chǔ)電路狀態(tài)信息。通過(guò)可編程的互連資源,這些邏輯塊能夠按照設(shè)計(jì)需求連接起來(lái),形成復(fù)雜且多樣的數(shù)字電路結(jié)構(gòu)。而輸入 / 輸出塊則負(fù)責(zé) FPGA 與外部世界的溝通,支持多種電氣標(biāo)準(zhǔn),確保數(shù)據(jù)在 FPGA 芯片與外部設(shè)備之間準(zhǔn)確、高效地傳輸,使得 FPGA 能在不同的應(yīng)用場(chǎng)景中發(fā)揮作用。安徽Z(yǔ)YNQFPGA語(yǔ)法在高速存儲(chǔ)系統(tǒng)中,F(xiàn)PGA 大顯身手。
FPGA 在工業(yè)成像和檢測(cè)領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中,對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性要求極高。例如在半導(dǎo)體制造過(guò)程中,需要對(duì)芯片進(jìn)行高精度的缺陷檢測(cè)。FPGA 可用于處理圖像采集設(shè)備獲取的圖像數(shù)據(jù),利用其并行處理能力,快速對(duì)圖像進(jìn)行分析和比對(duì)。通過(guò)預(yù)設(shè)的算法,能夠精細(xì)識(shí)別出芯片表面的微小缺陷,如劃痕、孔洞等。與傳統(tǒng)的圖像處理方法相比,F(xiàn)PGA 能夠在更短的時(shí)間內(nèi)完成檢測(cè)任務(wù),提高生產(chǎn)效率。在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線的物料分揀環(huán)節(jié),F(xiàn)PGA 可根據(jù)視覺(jué)傳感器采集的圖像信息,快速判斷物料的形狀、顏色等特征,控制機(jī)械臂準(zhǔn)確地抓取和分揀物料,提升生產(chǎn)線的自動(dòng)化水平 。
米聯(lián)客推出的開源 FPGA 低時(shí)延 ISP 圖像處理方案,聚焦于 FPGA 在圖像處理領(lǐng)域的高效應(yīng)用。該方案依托 MLK-H10-CK203/204 國(guó)產(chǎn)安路 FPGA 開發(fā)板,實(shí)現(xiàn)從 MIPI 接口采集攝像頭數(shù)據(jù),經(jīng) ISP 圖像算法處理后緩存至 DDR,由 HDMI 接口輸出。方案著重低延遲設(shè)計(jì),契合自動(dòng)駕駛、機(jī)器視覺(jué)、醫(yī)療內(nèi)窺鏡等對(duì)實(shí)時(shí)性要求極高的場(chǎng)景。米聯(lián)客不僅詳細(xì)闡述算法原理,還開源所有源碼與教程,助力客戶深入學(xué)習(xí)、靈活應(yīng)用,利用 FPGA 并行處理、可定制化硬件邏輯與低延遲特性,提升圖像處理效率與質(zhì)量。借助 FPGA 的強(qiáng)大功能,可實(shí)現(xiàn)高精度的信號(hào)處理。
在通信領(lǐng)域,F(xiàn)PGA占據(jù)著舉足輕重的地位。隨著5G技術(shù)的發(fā)展,通信系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)處理能力和靈活性的要求達(dá)到了前所未有的高度。FPGA憑借其并行處理特性,能夠處理5G基站中的基帶信號(hào)處理任務(wù)。在物理層,F(xiàn)PGA可以實(shí)現(xiàn)信道編碼、調(diào)制解調(diào)、濾波等功能。以5G的OFDMA(正交頻分多址)技術(shù)為例,F(xiàn)PGA能夠并行處理多個(gè)子載波上的數(shù)據(jù),完成傅里葉變換(FFT)和逆傅里葉變換(IFFT)運(yùn)算,確保信號(hào)的傳輸。同時(shí),F(xiàn)PGA的可重構(gòu)性使其能夠適應(yīng)不同通信標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議的變化。無(wú)論是4G、5G還是未來(lái)的6G,只需更新FPGA的配置文件,即可實(shí)現(xiàn)對(duì)新協(xié)議的支持,避免了硬件的重復(fù)開發(fā),為通信設(shè)備的升級(jí)和演進(jìn)提供了便捷途徑。此外,在衛(wèi)星通信、光通信等領(lǐng)域,F(xiàn)PGA也被廣泛應(yīng)用于信號(hào)處理和協(xié)議轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)。 既解決了定制電路的不足,又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點(diǎn)。遼寧使用FPGA教學(xué)
有人疑問(wèn)FPGA到底是什么?湖北工控板FPGA板卡設(shè)計(jì)
FPGA的發(fā)展歷程見證了半導(dǎo)體技術(shù)的不斷革新。自20世紀(jì)80年代誕生以來(lái),F(xiàn)PGA經(jīng)歷了從簡(jiǎn)單邏輯實(shí)現(xiàn)到復(fù)雜系統(tǒng)集成的演變。早期的FPGA產(chǎn)品邏輯資源有限,主要用于替代小規(guī)模的數(shù)字邏輯電路。隨著工藝制程的不斷進(jìn)步,從微米逐步發(fā)展到如今的7納米制程,F(xiàn)PGA的集成度大幅提升,能夠容納數(shù)百萬(wàn)乃至數(shù)十億個(gè)邏輯單元。同時(shí),其功能也日益豐富,不僅可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理、通信協(xié)議處理等傳統(tǒng)功能,還能夠通過(guò)異構(gòu)集成技術(shù),與ARM處理器、GPU等結(jié)合,形成片上系統(tǒng)(SoC)。例如,Xilinx的Zynq系列和Intel的Arria10系列,將硬核處理器與可編程邏輯資源融合,既具備軟件處理的靈活性,又擁有硬件加速性,推動(dòng)FPGA在嵌入式系統(tǒng)、人工智能等新興領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。 湖北工控板FPGA板卡設(shè)計(jì)