FPGA的工作原理

注：在以下，EDA工具作为Quartus II、ISE、Vivado等。

FPGA的内部结构主要包含可配置的逻辑块（CLB）、输入输出块、布线资源和可编程开关。其中可配置的逻辑块是FPGA的主要资源指标，在芯片内部以二维阵列的形式排布。

在CLB中包含查找表和D触发器，查找表（LUT）负责给芯片提供组合逻辑，D触发器负责提供时序逻辑，为设计数字电子系统提供资源。

例如LUT-4查找表，近似是一个16*1的RAM，具有RAM的物理结构，但是在作用上是类似ROM，负责存储EDA工具综合生成的逻辑电路的各种可能的运行结果，在FPGA工作的时候，依据端口输入的数据流或者是逻辑流，在RAM中索引得出结果，配合D触发器可以完成数字电子系统需要的组合逻辑和时序逻辑。

设计者在进行软件设计的时候，依据设计目标，将电路功能以代码的形式描述出来，EDA工具负责对代码进行编译和综合，得到设计电路的各种可能结果，下载到FPGA的时候，这些数据都存储在CLB的查找表中。系统开始工作时，在数据流或者是逻辑流的驱动下，在查找表中取出对应的数字逻辑，然后和D触发器配合完成数字电子系统的组合逻辑设计和时序逻辑设计。


所以，有些地方说，基于LUT技术的FPGA，其实我们基于SRAM技术的FPGA就是这个基于LUT技术的FPGA的本质。

一旦SRAM单元被载入数据后，他将保持不放电，但如果整个供电系统断了的话，器件配置的数据将会丢失，这就是说这种器件在系统上电时需要重新配置。但是这种器件的特点是可迅速反复的编程，这就是当时选中SRAM技术实现FPGA的很大原因。

FPGA的工作原理