XCVU9P-2FLGA2104I - مدارهای مجتمع، جاسازی شده، FPGA (آرایه گیت قابل برنامه ریزی میدانی)

اصل عمل:
FPGAها از مفهومی مانند آرایه سلول منطقی (LCA) استفاده می کنند که در داخل از سه بخش تشکیل شده است: بلوک منطقی قابل تنظیم (CLB)، بلوک خروجی ورودی (IOB) و اتصال داخلی.آرایه های دروازه قابل برنامه ریزی میدانی (FPGA) دستگاه های قابل برنامه ریزی با معماری متفاوت از مدارهای منطقی سنتی و آرایه های دروازه مانند دستگاه های PAL، GAL و CPLD هستند.منطق FPGA با بارگذاری سلول های حافظه استاتیک داخلی با داده های برنامه ریزی شده پیاده سازی می شود، مقادیر ذخیره شده در سلول های حافظه عملکرد منطقی سلول های منطقی و نحوه اتصال ماژول ها به یکدیگر یا به I/ را تعیین می کند. O.مقادیر ذخیره شده در سلول های حافظه، عملکرد منطقی سلول های منطقی و نحوه پیوند ماژول ها به یکدیگر یا ورودی/خروجی و در نهایت توابع قابل پیاده سازی در FPGA را تعیین می کند که امکان برنامه نویسی نامحدود را فراهم می کند. .

طراحی تراشه:
در مقایسه با انواع دیگر طراحی تراشه، آستانه بالاتر و جریان طراحی اولیه دقیق‌تر معمولاً در مورد تراشه‌های FPGA مورد نیاز است.به طور خاص، طراحی باید به شماتیک FPGA مرتبط باشد، که امکان مقیاس بزرگتری از طراحی تراشه خاص را فراهم می کند.با استفاده از متلب و الگوریتم‌های طراحی ویژه در C، می‌توان به یک تبدیل صاف در همه جهات دست یافت و در نتیجه از مطابقت آن با تفکر جریان اصلی طراحی تراشه اطمینان حاصل کرد.اگر چنین است، معمولاً لازم است بر روی ادغام منظم اجزا و زبان طراحی مربوطه تمرکز کنید تا از طراحی تراشه قابل استفاده و خواندنی اطمینان حاصل شود.استفاده از FPGA ها اشکال زدایی برد، شبیه سازی کد و سایر عملیات طراحی مرتبط را قادر می سازد تا اطمینان حاصل شود که کد فعلی به گونه ای نوشته شده است و راه حل طراحی مطابق با الزامات طراحی خاص است.علاوه بر این، الگوریتم های طراحی باید به منظور بهینه سازی طراحی پروژه و اثربخشی عملیات تراشه اولویت بندی شوند.به عنوان یک طراح، اولین قدم ساخت یک ماژول الگوریتم خاص است که کد تراشه به آن مرتبط است.این به این دلیل است که کد از پیش طراحی شده به اطمینان از قابلیت اطمینان الگوریتم کمک می کند و به طور قابل توجهی طراحی کلی تراشه را بهینه می کند.با اشکال زدایی کامل برد و آزمایش شبیه سازی، باید بتوان زمان چرخه مصرف شده در طراحی کل تراشه در منبع را کاهش داد و ساختار کلی سخت افزار موجود را بهینه کرد.این مدل طراحی محصول جدید اغلب برای مثال در هنگام توسعه رابط های سخت افزاری غیر استاندارد استفاده می شود.

چالش اصلی در طراحی FPGA آشنایی با سیستم سخت افزاری و منابع داخلی آن است تا اطمینان حاصل شود که زبان طراحی هماهنگی موثر اجزا و بهبود خوانایی و استفاده از برنامه را ممکن می سازد.این همچنین خواسته های زیادی را برای طراح ایجاد می کند، که برای برآورده کردن الزامات نیاز به کسب تجربه در پروژه های متعدد دارد.

 طراحی الگوریتم نیاز به تمرکز بر معقول بودن برای اطمینان از تکمیل نهایی پروژه، ارائه راه حلی برای مشکل بر اساس وضعیت واقعی پروژه و بهبود کارایی عملیات FPGA دارد.پس از تعیین الگوریتم باید برای ساخت ماژول منطقی باشد تا بعدا طراحی کد تسهیل شود.کد از پیش طراحی شده را می توان در طراحی کد برای بهبود کارایی و قابلیت اطمینان استفاده کرد.برخلاف ASIC، FPGA چرخه توسعه کوتاه‌تری دارد و می‌تواند با الزامات طراحی ترکیب شود تا ساختار سخت‌افزار را تغییر دهد، که می‌تواند به شرکت‌ها کمک کند تا محصولات جدید را به سرعت عرضه کنند و نیازهای توسعه رابط غیر استاندارد را زمانی که پروتکل‌های ارتباطی بالغ نشده‌اند، برآورده کنند.