[发明专利]配置状态可定制的可编程逻辑电路

说明书

技术领域

本发明涉及逻辑电路技术领域，是一种配置存储单元固化的定制可编程逻辑电路。

背景技术

自20世纪70年代以来，随着微电子技术的发展，出现了各种类型的通用型可编程逻辑器件(PLD)。其中，以现场可编程逻辑门阵列(FPGA)应用较为广泛。用户可以通过软件对器件编程来实现所需的逻辑功能，而不必由自己设计和代工厂制作专用集成电路(ASIC)芯片。FPGA是一种高密度的复杂PLD。它由许多独立的可编程逻辑模块、可编程互联和可编程输入/输出模块组成。逻辑模块之间以及与输入/输出模块间的连接通过可编程互联开关来实现。通过将配置码流下载到芯片中的配置存储单元控制可编程资源实现所需的逻辑功能。

图1示出了常规PLD芯片100的框图。它包括可编程逻辑与互联资源105、可编程输入/输出模块110、输入/输出管脚115以及非易失性存储器120。非易失性存储器120通常作为独立的集成电路芯片存在，例如EEPROM和Flash PROM等。当PLD芯片100上电时，将非易失性存储器120中预先下载的配置数据读入到可编程逻辑与互联资源105和可编程输入/输出模块110中的配置静态随机存取存储器(SRAM)内。

图2中是现有技术6管SRAM单元电路200的原理图。它包括第一存取管210A、第二存取管210Ab，以及由反向器205A和205B组成的交叉耦合反向器对205。SRAM单元电路200的互补位线BL和BLb分别接到存取管210A和210Ab各自的漏极。SRAM单元电路200的读/写使能端WREN接存取管210A和210Ab的栅极。当读/写使能端WREN有效时，互补位线BL和BLb通过存取管210A和210Ab对交叉耦合反向器对205的互补节点CBIT和CBITb进行存取。

通常，FPGA芯片中提供给用户的内嵌存储器的存储单元电路利用双端口SRAM实现。图3中是现有技术双端口SRAM单元电路300的原理图。它包括第一存取管310A、第二存取管310Ab、第三存取管310B、第四存取管310Bb，以及由反向器305A和305B组成的交叉耦合反向器对305。双端口SRAM单元电路300的第一对互补位线AL和AL_分别接到存取管310A和310Ab各自的漏极，第二对互补位线BL和BL_分别接到存取管310B和310Bb各自的漏极。双端口SRAM单元电路300的第一读/写使能端WLA接存取管310A和310Ab的栅极，第二读/写使能端WLB接存取管310B和310Bb的栅极。当读/写使能端WLA有效时，互补位线AL和AL_通过存取管310A和310Ab对交叉耦合反向器对305的互补节点CBIT和CBITb进行存取；当读/写使能端WLB有效时，互补位线BL和BL_通过存取管310B和310Bb对交叉耦合反向器对305的互补节点CBIT和CBITb进行存取。

FPGA是超大规模集成电路VLSI技术和计算机辅助设计CAD技术发展融合的结果。基于FPGA的应用电路设计不需再经流片，同时又有功能强大的EDA软件的支持。因此，与基于ASIC芯片设计相比产品研发周期大大缩短。而且在需要的量片数不大时，基于FPGA的应用电路设计与ASIC芯片设计相比还具有成本低的优势。FPGA的这些优点使得它广泛应用于计算机硬件、数据处理、工业控制、遥控遥测、智能仪表、广播电视、医疗器械和航空航天等诸多领域。但在一些应用场合，FPGA中的配置SRAM位状态易于被单粒子辐射后翻转。

美国专利US7023744B1，名称为RECONFIGURABLE SRAM-ROM CELL的公开了一种配置SRAM状态可选择接固定电平或不接的电路。采用该电路使得可编程逻辑器件可以选择被掩膜编程成专用集成电路，同时又可以选择仍作为可编程逻辑器件进行测试，便于利用已有可编程逻辑器件测试资源对其进行测试，但由于该电路是在配置SRAM单元电路内增加了一个管子，而可编程逻辑器件的配置SRAM位数一般都在几十万到几百万以上，所以这样会增大可编程逻辑器件的芯片面积开销。

发明内容

本发明的目的是提供一种配置状态可定制的可编程逻辑电路，其配置存储单元固定为‘0’或‘1’的配置状态。相较于重新研发单独ASIC芯片，具有低成本，开发周期短等优点，且避免了普通FPGA在辐照条件下配置SRAM易翻转的不足。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：