94542

Вентильные матрицы, программируемые пользователем (FPGA): общая структура, виды функциональных блоков, матрица межсоединений, блоки ввода-вывода

Доклад

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Микросхемы программируемых пользователями вентильных матриц FPGA Field Programmable Gate Arrays в своей основе состоят из большого числа конфигурируемых логических блоков ЛБ расположенных по строкам и столбцам в виде матрицы и трассировочных ресурсов обеспечивающих их межсоединения.

Русский

2015-09-14

14.54 KB

0 чел.

Вентильные матрицы, программируемые пользователем (FPGA): общая структура, виды функциональных блоков, матрица межсоединений, блоки ввода/вывода.Микросхемы программируемых пользователями вентильных матриц FPGA (Field Programmable Gate Arrays) в своей основе состоят из большого числа конфигурируемых логических блоков (ЛБ), расположенных по строкам и столбцам в виде матрицы, и трассировочных ресурсов, обеспечивающих их межсоединения. В архитектуре FPGA явно прослеживается большое сходство с архитектурой MPGA. Разница в том, что FPGA, поступающая в распоряжение потребителя, имеет уже готовые, стандартные, хотя и не запрограммированные, трассировочные ресурсы, не зависящие от конкретного потребителя. Получение конкретного проекта на базе FPGA, как и на основе других ПЛИС, реализуется воздействием на программируемые межсо­единения, в ходе которого обеспечивается замкнутое состояние одних участков и разомкнутое — других. Обращаться к изготовителю FPGA при этом не требуется. Архитектуры FPGA разрабатываются фирмами Xilinx, Actel, Altera, Atmel, Age re Systems (ранее Lucent Technologies), QuickLogic и др. Типовая схема программируемой интегральной микросхемы FPGA состоит из трех видов блоков: логические блоки, блоки ввода-вывода, предназначенные для обмена сигналами через внешние выводы микросхемы и программируемые электронные ключи, предназначенные для создания соединений между внутренними блоками микросхемы FPGA. Логические блоки размещаются в узлах решетки вертикальных и горизонтальных шин проводников. Благодаря возможности соединения проводников при помощи электронных ключей друг с другом, можно создавать нужные нам соединения между логическими блоками. Соединения осуществляемые электронными ключами можно программировать, замыкая и размыкая эти ключи. Матрица соединений хранится в ПЗУ конфигурации и может быть изменена при программировании ПЛИС. Блоки ключей, замыкающие проводники соединительных шин FPGA между собой, обозначены на рисунке 1 квадратами серого цвета. Соединение внутренней цифровой схемы с блоками ввода-вывода также программируется электронными ключами. У различных микросхем FPGA реальное число программируемых внутренних соединений значительно отличается. Это определяет насколько полно может быть использованы внутренние ресурсы микросхемы и может оказать влияние на предельное быстродействие разработанного цифрового устройства. Эти особенности необходимо учитывать в процессе проектирования цифрового устройства при выборе фирмы-изготовителя и конкретных микросхем FPGA, предназначенных для реализации этого устройства. Особенностью структуры FPGA является то, что каждый логический блок обычно имеет небольшое число входов и один выход. Это позволяет более полно использовать внутренние ресурсы микросхемы. Типичный логический блок строится на основе ПЗУ, в ячейках которого записана таблица истинности комбинационной схемы. Подобный блок ПЗУ обычно называется LUT (Look Up Table). Каждая ячейка способна хранить значение одной строки таблицы истинности, логический '0' или '1'. Размер LUT определяется числом входов, которое изменяется в зависимости от типа выбранной микросхемы и фирмы-производителя. В качестве примера на рисунке 2 показано внутреннее устройство небольшого LUT ПЗУ с тремя входами x1, x2, x3, и одним выходом f. Крестиками обозначены электронные ключи, включенные между источником питания и входом мультиплексора.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

27844. Схема и расчет максимальной токовой защиты с блокировкой минимального напряжения 91.5 KB
  Схема и расчет максимальной токовой защиты с блокировкой минимального напряжения Максимальная токовая защита с блокировкой минимального напряжения остаточное максимальное напряжение в месте установки защиты при КЗ в конце либо основной либо резервной зоны К1 К2 при 3 фазных максимальных КЗ. В этих случаях применяется блокировка...
27845. Поперечная дифференциальная токовая направленная защита (принцип действия, схема и особенности работы) 154 KB
  Поперечная дифференциальная токовая направленная защита ДТНЗ Комплект Q1 Q3 ставиться такой же и на Q2 Q4 Icp Iнбмахрасч Icp =Котс ∙ Iнбмахрасч При К1: Ip Icp Lк зона каскадного действия ≤25 L Uост3 = Up Ucpmin мертвая зона вблизи установки комплекта защиты Lмз ≤ 10 L по напряжению для реле направления мощности к контактам реле КА1 Это для схемы с опережением. Дополнительные контакты служат для разгрузки контактов реле. Реле направления мощности включается по 90 схеме. В качестве реле направления мощности...
27846. Схема соединения трансформаторов тока и обмоток реле в полную звезду. Особенности работы релейной зашиты по этой схеме 141.5 KB
  При двойных замыканиях на землю в сетях с малыми токами замыкания на землю если точки расположены на разных линиях могут подействовать на отключение обеих линий при равенстве выдержек времени что не желательно. Iр = Iф При двойных замыканиях на землю в сетях с изолированной нейтралью tсз1 = tcз2 При 1фазном замыкании на землю в 2 3 случаях схема полной звезды в сети с изолированной нейтралью работают неправильно неселективно. при отсутствии повреждения на землю в нулевом проводе течет Iнб но неисправность 0го провода или его...
27847. Двухфазная двухрелейная и трехрелейная схемы соединения трансформаторов тока 70.5 KB
  Особенности: реагирует на все виды КЗ за исключением замыкания на землю фазы В. ток в обратном проводе проходит не только при замыкании на землю но и при межфазном КЗ а также при нормальной работе. в сетях с малыми токами при замыкании на землю схема в 2 3 случаев работает селективно. обеспечивает селективность в 2 3 случаях при 1фазном замыкании на землю.
27848. Схемы соединения с двумя трансформаторами тока и одним реле 100.5 KB
  Схема соединения трансформаторов тока в треугольник а обмоток реле в звезду. Схема соединения с 2 ТТ и одним реле включенным на разность токов двух фаз неполный треугольник. Ксх = Ip = Ia Ic Особенности схемы: схема применяется для защиты от междуфазных повреждений. При КЗ между АС Кч = Кч по схемам полной и неполной звезды Кч = Схема соединения ТТ в Δ а обмоток реле в Y схема полного треугольника.
27849. Виды повреждений и ненормальных режимов трансформаторов. Газовая защита трансформаторов 209.5 KB
  При КЗ однофазном на землю – одно два выключения Т№ из работы - Т.К. ток короткого замыкания большой. Также трансформатор Т2 – не отключается - т.к. нейтраль разземлена (опасное повышение напряжения). После выключения выключателей через т. КЗ – емкостной ток, перемежающая электрическая дуга и как следствие – перенапряжение. Может также возникнуть при односторонне запитанной линии с большей емкостью провода (напряжение более 500 кВ). Применяется максимальная защита напряжения.
27850. Требования к устройствам АВР и расчет их параметров 47.5 KB
  Требования к устройствам АВР и расчет их параметров. Требования к устройствам АВР и расчёт их параметров. Причём до включения АВР линия должна быть отключена. Пуск органов АВР являются тип реле напряжения: Из уставок выбирается меньшая.
27851. Токовая защита трансформаторов от многофазных КЗ со ступенчатой характеристикой выдержки времени 137 KB
  Токовая защита трансформаторов от многофазных КЗ со ступенчатой характеристикой выдержки времени. Ставится двухступенчатая защита: т. В ряде случаев защита дополняется защитой от однофазного КЗ на стороне НН. В городских замкнутых сетях напряжением до 1 кВ для селективного отключения одного трансформатора должна предусматриваться токонаправленная защита.
27852. Защита трансформаторов 6-10 / 0,4 кВ от КЗ на землю 78 KB
  В нейтрали ток не должен превышать 25 от номинального тока трансформатора. ZТР полное электрическое сопротивление трансформатора питающего сеть. Xот≈Х1т Раз так то достаточно МТЗ для защиты трансформатора . Если расстояние от трансформатора до линии 30 метров то защиту от однофазных замыканий на землю можно не ставить.