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基于查找表的FPGA结构和工作原理(2)

3. FPGA的互连资源
        FPGA内部的可编程互连资源是连接各模块的通道,它可形成多个CLB、IOB组成的功能电路。互连资源主要由各种长度的金属导线、可编程开关点和可编程开关矩阵组成。 FPGA内部信号通过金属线在各个模块进行传输,并通过可编程开关点和可编程开关矩阵控制其传输方向。图3所示是Spartan系列CLB可编程连线资源示意图。

图3 CLB可编程连线资源

(1) 可编程开关矩阵
        在每一个水平和垂直布线通道的交汇处有-个控制布线方向的可编程开关矩阵,其结构如图4所示。每个开关矩阵是由多个可编程的跨接的晶体管来建立线间的连接。允许毗邻行和列的金属线段之间的可编程互连。

 

图4 可编程开关矩阵

(2) 金属线
        布线区里的金属线以纵横交错的栅格状结构分布在两个层面(一层为横向线段,一层为纵向线段),金属线可分为单长线、双长线、长线和全局时钟线。
        ①单倍长度线提供了一种最大的互连灵活性和相邻功能块之间的快速布线。
        ②双长度线由栅状金属段组成,比单长度线长两倍。
        ③长线通常水平地或垂直地跨过整个阵列,或由中点的一个可编程分离开关将长线分成两条独立的布线通道。
        ④全局时钟线只分布在垂直方向上,用来提供全局时钟信号和高扇出的控制信号。
        (3) 布线通道
        ① CLB布线通道:用于连接行列通道的CLB的布线通道。
        ② IOB布线通道:在CLB阵列周围,用于连接I/O和CLB的布线通道。
        ③ 全局布线:分配整个器件的时钟并得到最小的延迟和摆率。全局布线也可用作其它高扇出信号布线。
        所有的内部布线通道是由金属段及可编程的开关点及开关矩阵来完成布线任务的。一个构造的体系的矩阵在布线通道提供自动高效布线。设计软件基于密度和时序的要求自动分配适当资源。为了保证得到精确内连线的描述,设计者可打开EPIC设计编辑器去查找器件内实际的内部连接。

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