fpga（現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門(mén)陣列）是一種靈活性很高的集成電路技術(shù)，它可以根據(jù)需要進(jìn)行重新編程，使得芯片的功能可以根據(jù)需求進(jìn)行修改。而其中兩個(gè)重要的參數(shù)是建立時(shí)間和保持時(shí)間。本文將詳細(xì)介紹這兩個(gè)參數(shù)的含義、作用以及如何優(yōu)化它們。
建立時(shí)間指的是信號(hào)傳遞過(guò)程中，輸入信號(hào)的變化到達(dá)輸出端所需的時(shí)間。當(dāng)我們改變輸入信號(hào)的狀態(tài)時(shí)，fpga需要一定的時(shí)間來(lái)完成內(nèi)部邏輯的計(jì)算與重配置，并最終輸出相應(yīng)的結(jié)果。建立時(shí)間的大小直接影響到fpga的工作頻率和系統(tǒng)性能。一般情況下，建立時(shí)間越小，系統(tǒng)工作頻率越高。
保持時(shí)間指的是輸出信號(hào)保持在其有效狀態(tài)的最短時(shí)間。在輸出信號(hào)從有效到無(wú)效的過(guò)程中，為了確保信號(hào)準(zhǔn)確傳遞給下一級(jí)電路，fpga需要一定的時(shí)間來(lái)保持有效電平。保持時(shí)間的大小會(huì)影響到電路的穩(wěn)定性和可靠性。保持時(shí)間越大，電路越穩(wěn)定，但同時(shí)限制了系統(tǒng)工作的頻率。
如何優(yōu)化建立時(shí)間和保持時(shí)間呢？首先，我們可以通過(guò)減少fpga中邏輯門(mén)的數(shù)量來(lái)縮短建立時(shí)間。因?yàn)檫壿嬮T(mén)的數(shù)量越多，fpga在進(jìn)行計(jì)算和重配置時(shí)就需要更長(zhǎng)的時(shí)間。因此，可以優(yōu)化電路的設(shè)計(jì)，減少不必要的邏輯門(mén)。此外，還可以選擇適當(dāng)?shù)膄pga芯片，因?yàn)椴煌吞?hào)的fpga芯片有著不同的建立時(shí)間。
其次，保持時(shí)間可以通過(guò)提高驅(qū)動(dòng)能力來(lái)縮短。驅(qū)動(dòng)能力指的是電路的輸出端對(duì)輸入負(fù)載電容的充電和放電速度。當(dāng)輸出電平改變時(shí)，如果驅(qū)動(dòng)能力足夠強(qiáng)，就可以更快地將電平傳遞給下一級(jí)電路，從而減小保持時(shí)間。因此，在設(shè)計(jì)fpga電路時(shí)，需要考慮信號(hào)傳輸路徑的驅(qū)動(dòng)能力，選擇合適的驅(qū)動(dòng)器。
值得注意的是，建立時(shí)間和保持時(shí)間之間存在著一定的折衷關(guān)系。當(dāng)我們?cè)噲D縮短建立時(shí)間時(shí)，保持時(shí)間可能會(huì)變長(zhǎng)。這是因?yàn)榭s短建立時(shí)間通常需要增加驅(qū)動(dòng)能力，而較大的驅(qū)動(dòng)能力可能導(dǎo)致保持時(shí)間變長(zhǎng)。因此，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，需要根據(jù)具體的需求和系統(tǒng)性能進(jìn)行權(quán)衡。
舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)明。假設(shè)我們需要設(shè)計(jì)一個(gè)fpga電路來(lái)完成一個(gè)時(shí)鐘分頻器的功能，將輸入的時(shí)鐘信號(hào)分頻為輸出信號(hào)。如果我們希望系統(tǒng)的工作頻率盡可能高，那么在設(shè)計(jì)中就需要優(yōu)化建立時(shí)間。我們可以選擇一個(gè)建立時(shí)間較小的fpga芯片，并減少不必要的邏輯門(mén)。此外，在設(shè)計(jì)時(shí)還要注意布線以及時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化，以減小延遲，提高系統(tǒng)性能。
然而，如果我們更關(guān)注電路的穩(wěn)定性和可靠性，那么就需要優(yōu)化保持時(shí)間。我們可以選擇具有較大驅(qū)動(dòng)能力的驅(qū)動(dòng)器，并確保信號(hào)傳輸路徑上的電容負(fù)載適當(dāng)。這樣能夠保證輸出信號(hào)在傳遞給下一級(jí)電路之前保持在有效狀態(tài)的最短時(shí)間內(nèi)。
總結(jié)來(lái)說(shuō)，建立時(shí)間和保持時(shí)間是影響fpga性能的重要參數(shù)。通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)、選擇適當(dāng)?shù)男酒万?qū)動(dòng)器等方法，可以縮短建立時(shí)間和保持時(shí)間，提高系統(tǒng)性能。但同時(shí)也需要注意建立時(shí)間和保持時(shí)間之間的折衷關(guān)系，以平衡系統(tǒng)的工作頻率和穩(wěn)定性。只有在實(shí)際應(yīng)用中找到最佳的平衡點(diǎn)，才能充分發(fā)揮fpga的優(yōu)勢(shì)。