[发明专利]岛型FPGA的通用布线开关盒

说明书

技术领域

本发明涉及一种岛型FPGA的通用布线开关盒。

背景技术

目前现场可编程门阵列(field programmable gate array，FPGA)以较低的非重复性(non-recurring engineering，NRE)费用和设计验证开销，以及上市时间短等优势获得了广泛的应用。FPGA灵活的可编程布线结构是FPGA灵活性的原因之一，根据FPGA的布线结构，商用FPGA可以划分为三种。Xilinx，Lucent，Vantis的FPGA是岛型结构，而Actel的FPGA是基于行的，Altera的FPGA是层次化的。本发明的通用布线开关盒主要是针对岛型FPGA结构。

虽然FPGA具有灵活的重构特性，但是FPGA的灵活性是以占用大量资源且构成电路大部分互连结构的延时牺牲为代价的。以岛型FPGA为例，传统的岛型FPGA的布线结构基本采用基于连接盒(connection block,CB)和开关盒(switch block，SB)的结构模型，可配置逻辑单元(configurable logic block，CLB)通过配置连接盒的可编程连接开关实现与线网的通信，线网之间通过配置开关盒的可编程连接开关实现不同布线通道的通信。通过这种布线结构模型，相邻的可配置逻辑单元需要通过配置连接盒和开关盒的可编程连接开关实现通信，布线的延时增加且布线灵活性差，大量的布线连接盒和开关盒也占据了FPGA很大部分的面积资源。

为了减少布线资源的面积占用，提高布线灵活性以及降低布线延时，本发明改进岛型FPGA基于连接盒-开关盒的布线结构，提出一种岛型FPGA的通用布线开关盒。

发明内容

本发明的目的是提供一种岛型FPGA的通用布线开关盒，其具有灵活的布线拓扑结构，解决目前基于连接盒-开关盒布线结构存在的布线延时长、面积占用大等问题。

本发明的岛型FPGA的通用布线开关盒技术方案是：

本发明的面向岛型FPGA的通用布线开关盒采用八边形的结构，其东、南、西、北四个方向直接与岛型FPGA的布线线网相连，此外在八边形结构西北、东北、东南、西南四个方向上设置了直接与可编程逻辑单元的互连通道。根据不同的布线需要，岛型FPGA的通用布线开关盒内部设计了不同的连线拓扑结构，将FPGA的互连资源分为布线线网之间的互连、线网与可配置逻辑单元之间的互连以及可配置逻辑单元之间的互连三类，所述的线网间的互连是通过长、短线实现的，长线直接通过通用布线开关盒，短线通过可编程连接开关与同方向的长线互连并通过长线实现与其相对方向上的短线通信。

更进一步地，所述的线网与可配置逻辑单元之间的互连中，可配置逻辑单元通过通用开关盒中的可编程连接开关实现与与其相对的两个方向上的线网通信。

更进一步地，所述的可配置逻辑单元之间的互连中，为减少可配置逻辑单元之间的通信延时、增加可配置逻辑单元之间布线的灵活性，在通用开关盒中设计了可编程连接开关的菱形拓扑结构。上下、左右相邻的可配置逻辑单元通过菱形边上的传输管实现可编程互连；斜45°方向上相邻的可配置逻辑单元通过菱形对角线上的传输管实现可编程互连。

本发明的岛型FPGA通用布线开关盒相比目前岛型FPGA的连接-开关盒互联结构具有更高的布线灵活性，且面积占用更少。通用布线开关盒中可编程逻辑单元菱形互连拓扑结构的设计降低了可编程逻辑单元之间的互连延时，进而改善了FPGA的性能。

附图说明

图1是本发明的通用布线开关盒；

图2是本发明中的基于通用布线开关盒的岛型FPGA结构。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案做进一步说明：