什么是LUT原理，看完这篇文章你就知道了

查找表(Look-Up-Table)简称为LUT，其本质就是一个RAM。目前FPGA中多使用4输入的LUT，所以每一个LUT可以看成一个有4位地址线的16×1的RAM。当用户通过原理图或HDL语言描述了一个逻辑电路以后，PLD/FPGA开发软件会自动计算逻辑电路的所有可能的结果，并把结果事先写入RAM。这样，每输入一个信号进行逻辑运算就相当于输入一个地址进行查表，找出地址对应的内容，然后将其输出即可。

我们知道，一个n输入的逻辑运算，不管是与或非运算还是异或运算，最多只可能存在2 n 种结果，如表1-1的4输入与门共有16种输出结果。这样就将实际逻辑电路转换成了LUT结构。

表1-1 4输入与门的真值表

A，B，C，D由FPGA芯片的引脚输入后进入可编程连线，然后作为地址线连到LUT。LUT中已经事先写入了所有可能的逻辑结果，通过地址查找到相应的数据，然后将其输出，这样就实现了组合逻辑。该电路中 D 触发器是直接利用 LUT 后面的 D触发器来实现的。时钟信号CLK由I/O脚输入后进入芯片内部的时钟专用通道，直接连接到触发器的时钟端。触发器的输出端与 I/O 脚相连，把结果输出到芯片引脚，这样PLD就完成了图1-7所示电路的功能(以上步骤都是由软件自动完成的，不需要人为干预)。

图1-7 4输入与门的逻辑实现

这个电路是一个很简单的例子，只需要一个LUT加一个触发器就可以完成。对于一个LUT无法完成的电路，需要通过进位逻辑将多个单元相连，这样就可以用FPGA实现复杂的逻辑。

由于LUT主要适于SRAM工艺生产，所以目前大部分FPGA都是基于SRAM工艺的，而SRAM工艺的芯片在掉电后就会信息丢失，因此一定需要外加一片专用配置芯片，在上电的时候，由这个专用配置芯片把数据加载到FPGA中，然后FPGA就可以正常工作，由于配置时间很短，这不会影响系统正常工作。也有少数FPGA采用反熔丝或Flash工艺，这种FPGA就不需要外加专用的配置芯片。

由于需要反复烧写，FPGA实现组合逻辑的基本结构不可能像ASIC那样通过固定的与非门来完成，而只能采用一种易于反复配置的结构。查找表可以很好地满足这一要求，目前主流FPGA都采用了基于SRAM工艺或基于FLASH工艺的查找表结构，通过每次烧写改变查找表内容的方法实现对FPGA的重复配置。