MUX多路选择器(Multiplexer)
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发布时间：2024-07-07 08:17
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时间：2024-07-25 02:41
基本概念
MUX，全称Multiplexer，是一种电子电路，专为多路输入单路输出设计。在FPGA的底层逻辑单元中， mux扮演着核心角色，如SLICEL内的核心构建块，由LUT（ Look-Up Table）、MUX、CARRY4和触发器FF组成，构建出高效、灵活的信号选择机制。
FPGA内部的MUX应用
从简单的MUX2到更复杂的MUX8，通常使用LUT6进行实现，如Verilog代码所示，这样的设计使得合成仅需单个LUT6单元。对于更高路数的MUX，如MUX5到MUX16，通过巧妙地组合，如2个LUT6和1个MUX2，可扩展至8路，以此类推，确保资源优化和灵活性。
资源利用与挑战
MUX8的实现需要两个LUT6加上一个MUX2，但SLICE中的特定限制可能会对MUX2的输入数量产生影响。对于更高路数的MUX，如MUX16，需要4个LUT6、两个MUX2和一个更高级的MUX，这无疑对FPGA的资源分配提出了挑战。
效率与优化
LUT6直接实现MUX效率较低，可能导致资源的浪费和复杂布线问题。然而，通过将LUT6与MUX结构相结合，能够更有效地控制信号路径，提高整体设计的布线效率。这种设计策略在SLICE级别尤为关键，例如，每个SLICE内通常包含2个MUXF7（基于LUT6的输出）和1个MUXF8，以实现高效的选择和信号传递。
总结
每个SLICE内的配置：包含2个MUXF7和1个MUXF8，LUT6的输出被整合到更高阶的MUX中。
MUX4：仅需单个LUT6，每个SLICE支持4路选择。
MUX8：由2个LUT6和1个MUXF7构成，每个SLICE配置2个。
MUX16：涉及4个LUT6、2个MUXF7和1个MUXF8，每个SLICE仅能容纳1个。
对于更高路数的MUX，SLICE需要级联以满足需求，体现了FPGA设计中对资源的精细管理和优化。
