电工电子实验技术存储器可编程器件数字系统实验.ppt

2006年2月 EDA室 卢庆莉 编写 电工电子实验技术 存储器、可编程器件、数字系统实验 的讲课课件 实验二教学计划与要求 一、教学目的 1、加深对相应理论课程的理解 2、掌握常用仪表的使用技术 3、学会一定的测量系统设计技术 4、学会一定的计算机仿真分析技术 5、学会一定的测量结果分析技术 6、能够利用实验方法完成具体任务 7、培养独立解决问题的能力 8、培养实事求是的科学态度和踏实细致的工作作风 主要授课内容： 一、存储器的应用 ?存储器的学习要点： 半导体存储器概念： 存储器是电子计算机及某些数字系统中不可缺少的部分，用来存放二进制代码表示的数据?系统指令?资料及运算程序等。 存储器的主要指标： 存储容量 和 工作速度 存储容量： 存储容量是衡量工作能力大小的指标,容量越大,存储的信息越多,工作能力越强。 存储容量用存储单元的总数表示。习惯上常用若干个“K”单元表示。例如： 210=1024 称 1K单元 ， 212=4096 称 4K单元。 存储容量为： n字（字位） × m位（位） 存取速度(工作速度) 存取速度用存取周期表示。 从存储器开始存取第一个字到能够存取第二个字为止。所需的时间称为存取时间或存取周期。它是衡量存储器存取速度的重要指标。 存取周期越短，说明存取速度越高。 存储器按功能分类： 实验中所用器件型号为：28C64B型E2PROM(电可改写的ROM) 结构：采用浮栅隧道氧化层MOS管。它有两个栅极：控制栅GC 和 浮置栅Gf。 特点：浮置栅与漏区之间有一个氧化层极薄的隧道区，其厚度仅为10~15um , 可产生隧道效应。写入、擦除：利用隧道效应。 存储容量为：8K×8位=213 × 8位； 总共有13根地址线：A0~A12。 选做实验提示：P214 Y1 提示1：点阵5×7的介绍 （参看实验手册P103） 提示2：类似动态扫描的设计原理 提示3：数据可放到存储器的任意5个空间 二、可编程逻辑器件的应用 1、按器件规模划分 中小规模——GAL、PAL（几百门～上千门） 大规模——CPLD FPGA （几千门～几百万门） 2、按可编程次数划分 一次性可编程器件（反熔丝型PLD) 优点：可靠性高，价钱便宜，在成熟产品中应用较多 缺点：开发成本高。不能更改逻辑 可多次编程器件（GAL CPLD FPGA等 优点：开发成本低，可以多次编程更改逻辑，可在线编程 阵列结构单元（GAL CPLD ） 管脚对管脚的延时时间可预测，有利于设计 触发器等时序单元少 乘积项多，常用来设计控制器，并可以加密。 单元结构（FPGA ) 触发器多，有利于数据处理，不可以加密。 管脚对管脚的延时时间不可预测，在设计中需要反复优化才能得到最优的延时特性 可编程器件种类: 可编程器件开发软件: 1、逻辑描述方式 电路图描述 硬件描述语言描述 状态机流程图描述 2、硬件描述语言分类 国际标准硬件描述语言 [VHDL(军方）、 Verilog（商业）] 各公司专用硬件描述语言（ABEL 、 CUPL 等） 可编程器件的开发流程: 可编程器件的下载方式 1、下载（编程、配置）定义： 下载是指将开发软件生成的反映逻辑关系的数据，通过一定的方法输入到可编程器件中，并使其具有用户要求的逻辑的操作过程，也称编程或数据配置。 2、下载方式分类 1）用通用（或专用）编程器下载 例如：GAL 、 FPGA主并模式时的EEPROM等可用通用编程器编程。 反熔丝型可编程器件必须用器件厂配套的 编程器 通用编程器和下载电缆 可编程器件的下载方式 可编程器件的选用： 考虑内部电路规模大小（以门为计量单位） 考虑速度（最高使用频率） 考虑下载方式需要 考虑器件延时的确定特性（CPLD 与FPGA的区别） 开发软件的性能（仿真的准确度、对描述方式的支持、对后续服务的支持） 器件生命周期 器件提供厂商的发展（市场份额） “可编程器件 GAL的应用” 提示 1、实验四十三 任务更改说明 P215 将“7比特延迟”改为“6比特延迟”。 将“7比特延迟”作为选做内容。 “实验四十七 GAL的应用” 提示 2、下载时注意事项 1）必须看清器件的型号，正确选择编程软件界面中的厂家和型号。 实验器材中有多个厂家的GAL器件，各个厂家的器件逻辑上是兼容的，但是，编程电压和编程方式不同，有的厂家编程电压是25V,有的是12V。 同一厂家如果型号不同，编程要求也不同，同一厂家的GAL16V8A与GAL16V8B编程条件就不一样 2）编程时器件的位