国产FPGA在LED驱动上的开发及应用+原理图+PCB图(4)
为了满足经济发展和国防需求，打破美国的垄断，中国政府多年来投入了数百亿科研经费，通过逆向工程方式仿制美国对我禁运的FPGA产品。但由于知识产权、生产工艺和软件技术等多方面的限制，仿制品种有限，技术无法突破，难以满足国家安全的需要。随着国际形势的变化，通过走私进口禁运产品的渠道可能被切断，进口的关键芯片也可能被人为地嵌入后门通道或定时炸弹等模块，严重危及国家安全。我们不得不承认国产FPGA产业与国际巨头还存在较大的差距，不论从产品性能、功能、功耗、软件、应用支撑上都有差距。甚至成本上，我们的优势也不大。但是，中国拥有超过50亿元的FPGA市场。“十二五”期间，中国的可编程器件市场仍将保持年均30%以上的增长速度。中国尤其是北京等重要研究部门急需也长期需要FPGA用于国家安全和重点应用，比如航天航空、信息安全、知识产品保护等。此外，中国电子产品市场要求敏捷快速的研发周期和少量多样的产品形态，最适合FPGA应用。然而，除京微雅格之外，目前只有几家以逆向工程和军工市场为主的企业。因此，中国FPGA产业享有巨大的发展空间，机遇与挑战并存。
2.4 国产FPGA芯片介绍
本设计使用的是国产京微雅格M5系列的CME3000-L144NC7芯片。CME-M5 FPGA架构由五个可编程功能性模块（PLB、IOB、EMB、DSP和PLL）和一个增强型8051 MSS组成。MSS由增强型8051和SRAM组成。EMB和DSP可称作特殊功能模块（SFB）。 可编程逻辑模块（Programmable Logic Block, PLB）包含寄存器和4输入查找表(LUT-4)，用于实现逻辑和存储功能。 每个嵌入式存储器模块都包含4.5K bit的双端口数据存储器。 DSP能实现两个18位二进制补码乘和40位的加或累加。 输入/输出模块（IOB）控制I/O 引脚和设备内部逻辑之间的数据传输。 单指令增强型8051 CPU被用作中央处理器，其指令集完全兼容标准的ASM51。 嵌入式128KB SRAM 在C系列器件里只可被用作8051 的代码或数据存储器。
IOB围绕在PLB的四周。CME-M5系列FPGA的阵列中有单独的一列EMB和DSP模板。这些模块都包含Xbar，用于连接功能模块及其之间的传输信号。
CME-M5 I/O电流驱动强度可设置为：2，4，8，12，16 mA。I/O驱动电压为3.3V。可配置的上拉和下拉电阻用于给没有使用的I/O引脚一个固定的的高低电平，上电默认是上拉。上下拉电阻大约在50K到100KΩ之间。每个I/O 都有一个可选的保持电路，当所有驱动被关闭后会使该I/O保持在最后一个逻辑值上。这样可确保总线在所有连接的驱动处于高阻抗状态时不会漂移。
其电路原理图为图1所示
图1 CME3C06-L144NC7芯片Protel原理图其实物图为图2所示
图2. CME3C06-L144NC7芯片
I/O引脚 模式 描述
IOXX_# 输入/输出 普通I/O引脚，可自定义
IOXX_#/zzz_# 输入/输出 多功能引脚，可以使用其中的一种功能
SCLK 输入/输出 在被动串行配置模式下，SCLK为时钟输入；
在主动动串行配置模式下，为器件的时钟输出；
SDI 输入 AS模式下专用的配置数据输入引脚
SDO 输出 器件串行数据输出
nCS 输出或输入 AS模式下，片选输出；PS模式下，片选输入。
CONF_DONE 输出 专用的配置状态引脚