---

süleyman demirel üniversitesi
mühendislik mimarlık fakültesi
elektronik ve haberleşme mühendisliği
bölümü

bitirme ödevi
fpga yonga mimarisi ve kullanımı
içindekiler
1. alan programlanır kapı dizileri………………………………………………1
1.1. kullanım alanları …………………………………………………………………….…..1
1.1.1. asıc ve custom silicon ……………………………………………………….……….1
1.1.2. digital signal processing…………………………………………………………….….2
1.1.3. embedded microcontroller……………………………………………………………...2
1.1.4. fiziksel katman haberleşmeleri………………………………………………………...2
1.1.5. reconfigurable computing……………………………………………………………...2
1.2. üretici firmalar…………………………………………………………………….……...3

2. temel teknolojiler………………………………………………………………….4
2.1. basit programlanabilir fonksiyon ……………………………………………………....…4
2.2. fusible teknolojisi…………………………………………………………………..4
2.3. antifuse teknolojisi…………………………………………………………….................5
2.4. mask-programmed aygıtlar………………………………………………………………6
2.5. prom (programmable reod-only memory) teknolojisi……………………………….7
2.6. eprom (erasable programmable read-only memory) teknolojisi……………………7
2.7. eeprom (electrically erasable programmable read-only memory)…………………..8
2.8. flash teknolojisi………………………………………………………………….……8
2.9. sram (static random access memory) teknolojisi……………………………………9

3. fpga teknolojisinin gelişimi ………………………………….………………..11
3.1. spld ve cpld………………………………………………………………………….11
3.2. prom……………………………………………………………………………………12
3.3. pla ( programmable logic array ) …………………………..……………..………….12
3.4. pal (programmable array logic) …………………………..………………...………..13
3.5. cpld (complex programmable logic device) ………………………………….……..14
3.6. asıc (application specific ıntegrated circuit) …………………………..……….……15
3.6.1. full custom …………………………..…………………………..………………...…15
3.6.2. standard cell…………………………..…………………………..…………………..16
3.6.3. gate array…………………………..…………………………..…..…………………16
3.6.4. structured asıc ………………………………………………………………………17
3.7. fpga……………………………………………………………………………………18
4. fpga mimarisi…………………………………………………………………………20
4.1. üretim teknikleri …………………………………………….…………………………20
4.1.1. sram temelli aygıtlar…………………………………………………………………20
4.1.2. antifuse temelli aygıtlar…………………………………….…………………………22
2
4.1.3. e prom/flash temelli aygıtlar…………………………..…………………………23
4.1.4. karma flash-sram aygıtlar………………………………..………………………23
4.2. birim hücre mimarileri …………………………………………………………………24
4.3.1. mux tabanlı……………………………………………………...……………………25
4.3.2. lut tabanlı ……………………………………………………………………………26
4.4. programlanır mantık öğeleri……………………………………….……………………28
4.4.1.1. logic cell……………………………………………………….……………………28
4.4.1.2. logic element ve adaptive logic module …………………….……………………28
4.4.2. slice ……………………………………………………………………………………29
4.4.3. clb ve lab ……………………………………………………………..……………29
4.4.3.1. ara bağlantılar………………………………………………………………..………30
4.4.3.2. kontrol sinyalleri……………………………………………………………….……30
4.4.3.3. adaptive logic module…………………………………………………………...…30
4.4.3.4. shared aritmetic chain………………………………………………………………33
4.4.4. distributed ram………………………………………………………………………34
4.4.5. shift register……………………………………………………………………..……34
4.4.6. fast carry chain………………………………………………………………….……34
4.5. embedded ram…………………………………………………………………………34
4.6. embedded multiplier, adder, mac………………………………………………..……35
4.7. embedded processor core ………………………………………………………….……36
4.8. clock tree ………………………………………………………………………….……37
4.9. clock manager………………………………………………………………………...…38
4.10. genel amaçlı g/ç………………………………………………………………………41
4.11. yapılandırılabilir g/ç özdirençleri………………………………………………….…41
4.12. gigabit alıcı vericiler …………………………………………………………………42
4.13. ıp (ıntellectual property) core………………………………………………………….42
4.14. ara bağlantı mimarisi………………………………………………………………….43
4.14.1. altera ara bağlantı yaklaşımı………………………………………………………..43
4.14.2. xilinx ara bağlantı yaklaşımı……………………………………………………….46
4.15. çekirdek ve g/ç besleme gerilimleri…………………………………………………...48
5. fpga programlama ………………………………………………………………...50
5.1. yapılandırma dosyası……………………………………………………………………50
5.2. yapılandırma kipleri ……………………………………………………………………51
5.2.1 fast passive parallel (fpp) kipi………………………………………...………………52
5.2.2 active se-ri-@l (as) kipi …………………………………………………..……………52
5.2.3. passive se-ri-@l kipi …………………………………………………………..…………52
5.2.4. passive paralel asynchronous (ppa) kipi ………………………………….…………53
5.2.5. jtag kipi ……………………………………………………………………..………53

6. uygulama geliştirme ……………………………………………………………56
6.1. tasarım girişi……………………………………………………………………………57
6.2. sentez…………………………………………………………………………….………57
6.3. işlevsel benzetim……………………………………………………………….……..…57
6.4. yerleştirme…………………………………………………………………….…………57
6.5. zaman analizi ve benzetimi…………………………………………………….…….…57
6.6. programlama ve yapılandırma………………………………………………………..…58
6.7. örnek uygulama…………………………………………………………………………58
6.7.1. devre şeması ve açıklama…………………………………………………………….58
6.7.2. devrenin aşamalı gerçeklenmesi………………………………………………………59
7. sonuç…………………………………………………………………………………….67
8. kaynaklar………………………………………………...…………………………..68