XCVU9P-2FLGA2104I – วงจรรวม, แบบฝัง, FPGA (อาร์เรย์เกทที่ตั้งโปรแกรมได้ภาคสนาม)

หลักการทำงาน:
FPGA ใช้แนวคิด เช่น Logic Cell Array (LCA) ซึ่งประกอบด้วยสามส่วนภายใน: Configurable Logic Block (CLB), Input Output Block (IOB) และ Internal Interconnectอะเรย์เกตที่ตั้งโปรแกรมได้ภาคสนาม (FPGA) เป็นอุปกรณ์ที่ตั้งโปรแกรมได้ซึ่งมีสถาปัตยกรรมที่แตกต่างจากวงจรลอจิกและอะเรย์เกทแบบดั้งเดิม เช่น อุปกรณ์ PAL, GAL และ CPLDตรรกะของ FPGA ถูกนำมาใช้โดยการโหลดเซลล์หน่วยความจำคงที่ภายในด้วยข้อมูลที่โปรแกรมไว้ ค่าที่จัดเก็บไว้ในเซลล์หน่วยความจำจะกำหนดฟังก์ชันลอจิกของเซลล์ตรรกะและวิธีที่โมดูลเชื่อมต่อกันหรือกับ I/ โอค่าที่จัดเก็บไว้ในเซลล์หน่วยความจำจะกำหนดฟังก์ชันเชิงตรรกะของเซลล์ลอจิกและวิธีที่โมดูลเชื่อมโยงถึงกันหรือกับ I/O และท้ายที่สุดคือฟังก์ชันที่สามารถนำไปใช้ใน FPGA ซึ่งช่วยให้สามารถตั้งโปรแกรมได้อย่างไม่จำกัด .

การออกแบบชิป:
เมื่อเปรียบเทียบกับการออกแบบชิปประเภทอื่นๆ โดยทั่วไปแล้ว ชิป FPGA จะต้องมีเกณฑ์ที่สูงกว่าและขั้นตอนการออกแบบพื้นฐานที่เข้มงวดมากขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่ง การออกแบบควรเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับแผนผัง FPGA ซึ่งช่วยให้สามารถออกแบบชิปพิเศษในสเกลที่ใหญ่ขึ้นได้ด้วยการใช้ Matlab และอัลกอริธึมการออกแบบพิเศษในภาษา C ควรเป็นไปได้ที่จะบรรลุการเปลี่ยนแปลงที่ราบรื่นในทุกทิศทาง และด้วยเหตุนี้จึงมั่นใจได้ว่าสอดคล้องกับแนวคิดการออกแบบชิปกระแสหลักในปัจจุบันหากเป็นกรณีนี้ โดยปกติจำเป็นต้องมุ่งเน้นไปที่การบูรณาการส่วนประกอบอย่างเป็นระเบียบและภาษาการออกแบบที่สอดคล้องกันเพื่อให้แน่ใจว่าการออกแบบชิปใช้งานได้และอ่านได้การใช้ FPGA ช่วยให้สามารถแก้ไขจุดบกพร่องของบอร์ด การจำลองโค้ด และการดำเนินการออกแบบอื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง เพื่อให้แน่ใจว่าโค้ดปัจจุบันถูกเขียนในลักษณะหนึ่ง และโซลูชันการออกแบบตรงตามข้อกำหนดการออกแบบเฉพาะนอกจากนี้ ควรจัดลำดับความสำคัญของอัลกอริธึมการออกแบบเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบโครงการและประสิทธิภาพของการทำงานของชิปในฐานะนักออกแบบ ขั้นตอนแรกคือการสร้างโมดูลอัลกอริทึมเฉพาะที่เกี่ยวข้องกับโค้ดชิปเนื่องจากโค้ดที่ออกแบบไว้ล่วงหน้าช่วยให้มั่นใจในความน่าเชื่อถือของอัลกอริธึมและเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบชิปโดยรวมได้อย่างมากด้วยการดีบักบอร์ดเต็มรูปแบบและการทดสอบการจำลอง น่าจะเป็นไปได้ที่จะลดรอบเวลาที่ใช้ในการออกแบบชิปทั้งหมดที่ต้นทาง และเพื่อปรับโครงสร้างโดยรวมของฮาร์ดแวร์ที่มีอยู่ให้เหมาะสมรูปแบบการออกแบบผลิตภัณฑ์ใหม่นี้มักใช้เมื่อพัฒนาอินเทอร์เฟซฮาร์ดแวร์ที่ไม่ได้มาตรฐาน

ความท้าทายหลักในการออกแบบ FPGA คือการทำความคุ้นเคยกับระบบฮาร์ดแวร์และทรัพยากรภายใน เพื่อให้แน่ใจว่าภาษาการออกแบบช่วยให้สามารถประสานงานส่วนประกอบต่างๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ และเพื่อปรับปรุงความสามารถในการอ่านและการใช้งานโปรแกรมนอกจากนี้ยังทำให้นักออกแบบมีความต้องการสูงซึ่งจำเป็นต้องได้รับประสบการณ์ในหลายโครงการเพื่อให้ตรงตามข้อกำหนด

 การออกแบบอัลกอริทึมจำเป็นต้องมุ่งเน้นไปที่ความสมเหตุสมผลเพื่อให้แน่ใจว่าโครงการจะเสร็จสมบูรณ์ในขั้นสุดท้าย เพื่อเสนอวิธีแก้ไขปัญหาตามสถานการณ์จริงของโครงการ และเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของการดำเนินการ FPGAหลังจากกำหนดอัลกอริทึมแล้วควรสร้างโมดูลให้เหมาะสมเพื่ออำนวยความสะดวกในการออกแบบโค้ดในภายหลังสามารถใช้โค้ดที่ออกแบบไว้ล่วงหน้าในการออกแบบโค้ดเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือได้ต่างจาก ASIC ตรงที่ FPGA มีวงจรการพัฒนาที่สั้นกว่า และสามารถใช้ร่วมกับข้อกำหนดการออกแบบเพื่อเปลี่ยนโครงสร้างของฮาร์ดแวร์ ซึ่งสามารถช่วยบริษัทต่างๆ เปิดตัวผลิตภัณฑ์ใหม่ได้อย่างรวดเร็ว และตอบสนองความต้องการของการพัฒนาอินเทอร์เฟซที่ไม่ได้มาตรฐานเมื่อโปรโตคอลการสื่อสารยังไม่สมบูรณ์