FPGA 的发展可追溯到 20 世纪 80 年代初。1985 年,赛灵思公司(Xilinx)推出 FPGA 器件 XC2064,开启了 FPGA 的时代。初期的 FPGA 容量小、成本高,但随着技术的不断演进,其发展经历了发明、扩展、积累和系统等多个阶段。在扩展阶段,新工艺使晶体管数量增加、成本降低、尺寸增大;积累阶段,FPGA 在数据通信等领域占据市场,厂商通过开发软逻辑库等应对市场增长;进入系统时代,FPGA 整合了系统模块和控制功能。如今,FPGA 已广泛应用于众多领域,从通信到人工智能,从工业控制到消费电子,不断推动着各行业的技术进步。在嵌入式系统中,FPGA 可提供高效的硬件加速。河南开发板FPGA模块
FPGA 的基本结构 - 可编程逻辑单元(CLB):可编程逻辑单元(CLB)是 FPGA 中基础的逻辑单元,堪称 FPGA 的 “细胞”。它主要由查找表(LUT)和触发器(Flip - Flop)组成。查找表能够实现诸如与、或、非、异或等各种逻辑运算,它就像是一个预先存储了各种逻辑结果的 “字典”,通过输入不同的信号组合,快速查找并输出对应的逻辑运算结果。而触发器则用于存储逻辑电路中的状态信息,例如在寄存器、计数器等电路中,触发器能够稳定地保存数据的状态。众多 CLB 相互协作,按照电路信号编码程序的规则进行优化编程,从而实现 FPGA 中数据的有序处理流程湖北初学FPGA工业模板FPGA学习资料下载中心。
FPGA 的配置方式多种多样,为其在不同应用场景中的使用提供了便利。多数 FPGA 基于 SRAM(静态随机存取存储器)进行配置,这种方式具有灵活性高的特点。当 FPGA 上电时,配置数据从外部存储设备(如片上非易失性存储器、外部存储器或配置设备)加载到 SRAM 中,从而决定了 FPGA 的逻辑功能和互连方式。这种可随时重新加载配置数据的特性,使得 FPGA 在运行过程中能够根据不同的任务需求进行动态重构。一些 FPGA 还支持 JTAG(联合测试行动小组)接口配置方式,通过该接口,工程师可以方便地对 FPGA 进行编程和调试,实时监测和修改 FPGA 的配置状态,提高开发效率 。
FPGA在工业领域展现出独特的优势。工业系统要求设备具备高可靠性、实时性和灵活性。FPGA可以实现高速的数据采集和处理,对工业现场的传感器信号进行实时监测和分析。例如在自动化生产线中,FPGA能够处理来自温度、压力、位置等传感器的数据,根据预设的逻辑对生产设备进行精确,确保生产过程的稳定运行。同时,FPGA还可以实现复杂的运动算法,如伺服电机的位置、速度和转矩等,为工业机器人和数控机床提供精确的运动。在工业通信方面,FPGA支持多种工业总线协议,如PROFINET、EtherCAT等,实现设备之间的高速通信和数据交换。此外,FPGA的可重构特性使得工业系统能够根据生产需求的变化调整策略,提高生产效率和产品质量,为工业自动化的发展提供了有力支持。 FPGA可以同时提供强大的计算能力和足够的灵活性。
FPGA在轨道交通信号处理与列车控制中的定制化应用轨道交通对信号处理的可靠性与实时性要求极高,我们基于FPGA开发轨道交通信号处理系统。在信号接收端,FPGA实现对轨道电路信号、应答器信号的实时解调与分析,每秒处理信号数据量达100万条,可快速检测轨道占用状态与列车位置信息。在列车控制方面,采用安全苛求设计理念,将列车运行控制算法固化到FPGA硬件中,实现列车速度调节、区间闭塞等功能,控制精度达到±1km/h,确保列车安全、准点运行。在某地铁线路的应用中,该系统使列车运行间隔缩短至90秒,运力提升30%。此外,系统还具备故障安全机制,当检测到信号异常时,FPGA可在100毫秒内触发紧急制动,保障乘客生命安全与轨道交通运营安全。借助 FPGA 的并行架构,提高系统效率。河北赛灵思FPGA套件
FPGA 的并行处理能力使其在高速数据处理中表现出色。河南开发板FPGA模块
FPGA助力的机器人实时运动规划与控制机器人运动控制对实时性和准确性要求极高,我们基于FPGA设计了控制平台。在运动学计算方面,利用FPGA的并行计算特性,同时求解机器人多个关节的正逆运动学方程,计算速度较传统DSP方案提升了8倍。在轨迹规划环节,实现了快速的Jerk优化算法,使机器人运动更加平滑,在搬运重物时,末端抖动幅度降低了70%。针对机器人的复杂应用场景,系统支持多传感器融合。通过接入激光雷达、视觉摄像头与力传感器数据,FPGA可实时构建环境地图并进行路径规划。在仓储物流机器人的实际应用中,系统能在复杂货架环境下,比较好路径,避障成功率达。此外,利用FPGA的可重构特性,系统可快速适配不同类型的机器人,无论是工业机械臂还是服务机器人,都能通过重新配置逻辑资源实现高效控制。 河南开发板FPGA模块
常州米联客信息科技有限公司自2017年创立以来,在电子信息产业领域持续发力,逐渐成长为行业内的重要力量。公司始终秉持着创新、专业的发展理念,致力于为客户提供高质量的产品和服务。米联客专注于FPGA和SOC技术,拥有完整的从硬件到软件生态的全技术栈研发能力。在硬件方面,公司的生态产品丰富多样,覆盖了国际的AMD、ALTERA品牌,以及国内的安路FPGA、龙芯中科、瑞芯微等品牌。公司的核心板模块在设计上精益求精,具备高性能、高可靠性等特点,能够满足复杂的应用场景需求。配套的软件生态解决方案,与硬件紧密配合,为客户提供了高效、稳定的整体解决方案。在应用领域,米联客的产品和方案广泛应用于多个行业。在科研验证中,为科研人员提供了便捷的技术验证手段,促进科研项目的顺利开展;在工业自动化生产中,提高了生产设备的智能化程度,降低了生产成本;在仪表仪器制造中,提升了仪器的性能和精度;在医疗产品研发中,为医疗设备的升级提供了技术保障;在机器视觉和自动驾驶领域,通过精细的数据处理,推动相关技术不断突破。米联客正以其完善的技术和产品,为各行业的发展贡献着自己的力量。