EDA技术及应用-VHDL版第三版作者潭会生第1-3章第2章.pdf

第2章 大规模可编程逻辑器件 第2章 大规模可编程逻辑器件 2.1 可编程逻辑器件概述 2.2 Lattice公司的CPLD和FPGA器件 2.3 Altera公司的CPLD和FPGA器件 2.4 Xilinx公司的CPLD和FPGA器件 2.5 CPLD和FPGA 的编程与配置 2.6 FPGA和CPLD的开发应用选择 第2章 大规模可编程逻辑器件 2.1 可编程逻辑器件概述 2.1.1 PLD 的发展进程 　　最早的可编程逻辑器件出现在20世纪70年代初，主要是 可编程只读存储器(PROM)和可编程逻辑阵列(PLA) 。20世纪 70年代末出现了可编程阵列逻辑(Programmable Array Logic， 简称PAL)器件。20世纪80年代初期，美国Lattice公司推出了 一种新型的PLD器件，称为通用阵列逻辑(Generic Array Logic， 简称GAL) ，一般认为它是第二代PLD器件。随着技术进步， 生产工艺不断改进，器件规模不断扩大，逻辑功能不断增强， 各种可编程逻辑器件如雨后春笋般涌现，如PROM 、EPROM 、 EEPROM等。 第2章 大规模可编程逻辑器件 随着半导体工艺不断完善，用户对器件集成度要求不断提 高，1985年，美国Altera公司在EPROM和GAL器件的基础上， 首先推出了可擦除可编程逻辑器件EPLD(Erasable PLD) ，其基 本结构与PAL/GAL器件相仿，但其集成度要比GAL器件高得多。 而后Altera 、Atmel 、Xilinx等公司不断推出新的EPLD产品，它 们的工艺不尽相同，结构不断改进，形成了一个庞大的群体。 但是从广义来讲，可擦除可编程逻辑器件(EPLD)可以包括GAL、 EEPROM 、FPGA 、ispLSI或ispEPLD等器件。 第2章 大规模可编程逻辑器件 　　最初，一般把器件的可用门数超过500 门的PLD称为 EPLD 。后来，器件的密度越来越大，许多公司把原来称为 EPLD 的产品都称为复杂可编程逻辑器件CPLD(Complex Programmable Logic Devices) 。现在，一般把所有超过某一 集成度的PLD器件都称为CPLD 。 　　当前CPLD 的规模已从取代PAL和GAL 的500 门以下的芯 片系列，发展到5000 门以上，现已有上百万门的CPLD芯片 系列。随着工艺水平的提高，在增加器件容量的同时，为提 高芯片的利用率和工作频率，CPLD从内部结构上作了许多 改进，出现了多种不同的形式，功能更加齐全，应用不断扩 展。在EPROM基础上出现的高密度可编程逻辑器件称为 EPLD或CPLD 。 第2章 大规模可编程逻辑器件 在系统可编程的概念，首先由美国的Lattice公司提出，而且， 该公司已将其独特的ISP技术应用到高密度可编程逻辑器件中， 形成了ispLSI(in system programmable Large Scale Integration，在 系统可编程大规模集成)和pLSI(可编程大规模集成)逻辑器件系 列。ispLSI在功能和参数方面都与相对应的pLSI器件相兼容， 只是增加了5 V在系统可编程与反复可编程能力。ispLSI和pLSI 产品既有低密度PLD使用方便、性能可靠等特点，又有FPGA器 件的高密度和灵活性，具有确定可预知的延时、优化的通用逻 辑单元、高效的全局布线区、灵活的时钟机制、标准的边界扫 描功能、先进的制造工艺等优势，其系统速度可达154 MHz， 逻辑集成度可达1000～14 000门，是一种比较先进的可编程专 用集成电路。 第2章 大规模可编程逻辑器件 2.1.2 PLD 的分类方法 　　1．从结构的复杂度分类 　　从结构的复杂度上一般可将PLD分为简单PLD和复杂 PLD(CPLD) ，或分为低密度PLD和高密度PLD(HDPLD) 。通 常，当PLD 中的等效门数超过500 门时，则认为它是高密度 PLD 。传统的PAL和GAL是典型的低密度PLD ，其余(如 EPLD 、FPGA和pLSI/ispLSI等)则称为HDPLD或CPLD 。