2.3 FPGA器件

    FPGA是本設(shè)計(jì)的核心，與傳統(tǒng)邏輯電路和門陣列相比具有不同的結(jié)構(gòu)。FPGA利用小型查找表（16×1RAM）來實(shí)現(xiàn)組合邏輯，每個(gè)查找表連接到一個(gè)D觸發(fā)器的輸入端，D觸發(fā)器再來驅(qū)動其它邏輯或驅(qū)I/O。這些模塊利用金屬連線互相連接或連接到I/O模塊。FPGA通過向內(nèi)部靜態(tài)存儲單元加載編程數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)其FPGA通過向內(nèi)部靜態(tài)存儲單元加載編程數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)其邏輯，存儲在存儲單元中值決定了FPGA實(shí)現(xiàn)的功能；FPGA的這種結(jié)構(gòu)允許無限次的重新編程。由此可見，用FPGA設(shè)計(jì)的產(chǎn)品調(diào)試修改及升級均很容易，且具有很大的靈活性。目前FPGA的種類很多，在本設(shè)計(jì)中選用Spartan系列的XCS05XL。該芯片是Xilinx公司推出的低價(jià)格、高性能的FPGA，其主要特點(diǎn)如下：

    ·系統(tǒng)門的數(shù)目達(dá)到了5000，Logic cell數(shù)目達(dá)到了238，系統(tǒng)資源豐富；

    ·具備片上可編程分布式RAM，最多可編程的RAM達(dá)3200bit；

    ·分布式算術(shù)邏輯單元，支持分布式DSP運(yùn)算；

    ·靈活的高速時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)，內(nèi)部三態(tài)總線；工作電壓為3.3V。

    有關(guān)XCS05XL的詳細(xì)資料請參閱參考文獻(xiàn)[1]。

    FPGA的編程數(shù)據(jù)存儲在單片機(jī)的FLASH ROM里。每次上電后單片機(jī)將編程數(shù)據(jù)裝入XCS05XL，編程模式選從串模式，因而其22腳（M1）和24腳（M0）懸空。編程數(shù)據(jù)裝入后，XCS05XL的邏輯功能就確定了；XCS05XL控制視頻信號的輸入及A/D轉(zhuǎn)換，在其內(nèi)部將每路視頻信號壓縮為原來的1/2，同時(shí)在單片機(jī)的控制下給每路疊加時(shí)間、日期、通道數(shù)字字符信息，然后將壓縮的四路視頻信號合成為一路完整的數(shù)字視頻信號，并輸出給D/A，形成四分割輸出。