FPGA芯片特点分析及资源分配

本系统中的FPGA是采用Xilinx公司的Spantan-II系理XC2S100-5 PQ208。该系列的内核采用2.5V供电，工作频率最高可达200 MHz；I/O端口供电电压为3.3V，可以承受5V的输入高电平。

Spartan-II系列具有丰富的I/O口资源，I/O口输出缓冲器呆以接收高达24mA的拉电流和48mA的灌电流。缺省时，I/O输出口的驱动能力的12mA，也可以设置成2、4、6、8、16或24mA。

FPGA内部资源划分为四大部分

①FPGA逻辑运算中心。用来接收其它各部分的数据，并按照程序中设定的方案对所收到的数据进行相应的分析和处理。包括：对从MCU接收来的数据指令进行分析，并按其指令要求进行相应操作；接收A/D采样来的数据，对数据进行各种处理，如求其有效值，进行FFT分析等；接收来自数字量的各种信息数据，按设定的模式对其进行判断处理，并负责按接收的CPU指令输出相应的数字量。

②A/D控制单元。主要负责控制外部A/D芯片和多路开关的选通时序，以及实现对A/D采要过程的合理控制。因为，在FPGA芯片内部，不像在MCU内部那样有丰富的外设控制资源供用户使用，要用FPGA来控制A/D采样过程的动作，必须用软件来模拟实现各种A/D控制资源。利用这些自设定的A/D控制管理资源，配以合理的软件控制时序，才能保证采样过程的顺利进行。

③数字量监测控制单元。负责所有要监视和控制的数字量的状态数据的采集和控制命令的输出。这一部分同样也需要用软件来模拟实现各种对数字量的管理控制，只有配备较完备的外设控制管理单元，整个数字量的管理控制才能正确合理地进行。

④FPGA接口逻辑控制单元。在FPGA内部设计了FPGA模块与外界MCU的接口单元，这虽然占去了一定的内部资源，但是考虑到在一般的工程系统中不仅仅包括对各种信息的采集控制，还往往包括通信、显示以及进行一些复杂算术运行等等。FPGA虽然有其显著的长处，但是在这些方面实现起来就往往不如普通MCU来得容易，因此考虑到本系统的通用性，在设计上增加了FPGA模块与外界MCU的接口单元。

  
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