Description des composants FPGA
Commande numérique à base de composants FPGA d'une machine synchrone

Les FPGA sont des composants VLSI (Very Large Scale Integration ). Ils sont programmables par l'utilisateur et essentiellement constitués de trois parties :

• une matrice de blocs logiques configurables CLB (Configurable Logic Bloc ). ;

• des blocs d'entrée/sortie configurables ;

• un réseau d'interconnexions programmables.

La figure 1 présente l'architecture générique d'un FPGA.

Il y a plusieurs constructeurs de composants FPGA tels que Actel, Xilinx et Altera (cf. [Doc. D 2 902]). Ces constructeurs utilisent différentes technologies pour la réalisation des FPGA. Parmi ces technologies, celles qui assurent une reprogrammation des FPGA sont les plus intéressantes étant donné qu'elles permettent une grande flexibilité de conception. Les technologies reprogrammables les plus utilisées pour les FPGA sont les suivantes :

• la technologie Static RAM (SRAM), pour laquelle, les connexions sont réalisées en rendant les transistors passants, ce qui permet une reconfiguration rapide du circuit FPGA. Cependant, la surface nécessaire pour la SRAM est un inconvénient ;

• la technologie Flash qui est limitée en nombre de reconfigurations et possède un temps de reconfiguration plus long que celui de la technologie SRAM. Cependant, cette technologie garde sa configuration même si l'alimentation est enlevée. Par conséquent, un FPGA à base de technologie Flash déjà programmé est prêt à fonctionner dès sa mise sous tension.

La figure 2 présente la structure d'une cellule logique, élément constructif des blocs logiques configurables CLB (Configurable Logic Block ) de la technologie Xilinx. Cette structure comporte une LUT (Look-up Table ) de 4 bits qui permet de réaliser n'importe quelle fonction combinatoire de quatre variables logiques. Cette LUT peut être aussi configurée comme étant une mémoire RAM (16 × 1) ou un registre de décalage RD de taille 16 bits. Elle comporte aussi un multiplexeur MUX et une bascule D flip-flop avec toutes ses entrées de contrôle (horloge, reset, enable).