第八章-可编程器件-2012讲解.ppt

可编程的输入/输出模块IOB是芯片外部引脚数据与内部数据进行交换的接口电路，通过编程可将I/O引脚设置成输入、输出和双向等不同功能。IOB分布在芯片的四周：CLB之间的空隙部分是布线区、分布着可编程连线资源，这些资源包括金属导线、可编程开关点和可编程开关矩阵。金属导线以纵横交错的栅格状结构分布在两个层面（一层为横向线段，一层为纵向线段），有关的交叉点上连接着可编程开关或可编程开关矩阵，通过对可编程开关和可编程开关矩阵的编程实现CLB与CLB之间、CLB与IOB之间、以及全局信号与CLB和IOB之间的连接。 结构控制字中SYN，ACO，AC1（n）, XOR(n) 组合定义： SYN ACO AC1（n） OLMC(n)工作模式 0 1 0 寄存器模式（时序，寄存器输出） 0 1 1 时序组合逻辑模式（时序电路中 组合部分，带反馈） 1 0 0 专用组合模式（组合逻辑输出） 1 0 1 专用输入模式（三态门关闭，I/O 作输入反馈） 1 1 1 反馈组合输出模式（反馈输出模式） 表 OLMC(n)工作模式 OLMC五种工作模式简化示意图如下： OLMC 5种工作模式（图中NC表示不连接） 专用输入模式 专用组合输出模式 反馈组合输出模式 时序电路中的组合输出模式 寄存器输出模式 （SYN ，ACO ， AC1（n））=101 专用输入模式 （SYN ，ACO ， AC1（n））=100 专用组合输出模式 （SYN ，ACO ， AC1（n））=111 反馈组合输出模式 （SYN ，ACO ， AC1（n））=011 时序电路中的组合输出模式 （SYN ，ACO ， AC1（n））=010 寄存器输出模式 8.5 可擦除的可编程逻辑阵列EPLD 一、结构特点 相当于“与-或”阵列（PAL） + OLMC 二、采用EPROM工艺 集成度提高 8.7 现场可编程门阵列FPGA 一、基本结构 IOB CLB 3. 互连资源 4. SRAM 可编程逻辑模块CLB 输入/输出模块IOB 可编程连线资源 1. IOB 可以设置为输入/输出；输入时可设置为：同步（经触发器）异步（不经触发器） 2. CLB 本身包含了组合电路和触发器，可构成小的时序电路将许多CLB组合起来，可形成大系统 可编程逻辑模块CLB是实现各种逻辑功能的基本单元，其中包括组合逻辑、时序逻辑、RAM及各种运 算功能。 CLB以 n×n 阵列形式分布在FPGA中，同一系列中不同型号的FPGA，其阵列规模不同 3. Interconnect 互连资源 4. SRAM分布式每一位触发器控制一个编程点 二、编程数据的装载 数据可先放在EPROM或PC机中通电后，自行启动FPGA内部的一个时序控制逻辑电路，将在EPROM中存放的数据读入FPGA的SRAM中 “装载”结束后，进入编程设定的工作状态 ！！每次停电后，SRAM中数据消失下次工作仍需重新装载 8.9 PLD的编程 以上各种PLD均需离线进行编程操作， 使用开发系统 一、开发系统 硬件：计算机+编程器 软件：开发环境（软件平台） VHDL, Verilog ,真值表，方程式，电路逻辑图（Schematic） 状态转换图（ FSM） 二、步骤 抽象（系统设计采用Top-Down的设计方法） 选定PLD 选定开发系统 编写源程序（或输入文件） 调试，运行仿真，产生下载文件 下载 测试 第八章 可编程逻辑器件-- PLD-- Programmable Logic Device 8.1 概述 一、PLD的基本特点 数字集成电路从功能上有分为通用型、专用型两大类 2. PLD的特点：是一种按通用器件来生产，但逻辑功能是由用户通过对器件编程来设定的 二、PLD的发展和分类 PROM是最早的PLD PLA 可编程逻辑阵列 PAL 可编程阵列逻辑 FPLA 现场可编程阵列逻辑 GAL 通用阵列逻辑 EPLD 可擦除的可编程逻辑器件 FPGA 现场可编程门阵列 ISP-PLD 在系统可编程的PLD 三、LSI中用的逻辑图符号 8.2 现场可编程逻辑阵列 FPLA 特点：与逻辑可编程；或逻辑可编程；输出缓冲控制;组合电路和时序电路结构的通用形式 A0~ An-1 W0 W(2n-1) D0 Dm 可编程与逻辑 +可编程或逻辑 +输出缓冲控制 例：用FPLA实现下列逻辑函数 * FPLA与RO