一章 认识数字系统设计开发环境.pptVIP

1.2.2PAL 基于熔丝 1.2.3PLA 1.2.5 产品总结 小节: 只能对或逻辑编程的为PROM(包括PROM,EPROM,EEPROM)原理基于熔丝,紫外线挥发电荷,或者浮栅。 只能对与阵列编程的是PAL，再PAL基础上增加触发器和MUX等输出单元就是GAL。 与或逻辑都可以编程的是PLA ，这个也是乘积项技术，如果在PLA的基础上增加触发器和MUX等输出单元一般称作CPLD 采用LUT结构的称为FPGA CPLD 与 FPGA 可编程逻辑器件 问题 1.图a中有哪些元素？ 2.请区分prom、pal、gal、pla、cpld、fpga 3.说明可编程逻辑器件的作用？ 1.3.1复杂可编程逻辑器件CPLD 特点：采用电可擦除，无需编程器 结构特点：与GAL类同，加以改进 输入/输出单元（IOC） 通用逻辑模块（GLB） 可编程布线区：全局布线区（GRP），输出布线区（ORP） GLB结构及功能：与GAL类似 IOC结构及功能：8种工作方式 CPLD可分为三块结构 宏单元（Marocell) 可编程连线（PIA) I/O控制块 2.1 可编程逻辑器件原理 CPLD的内部结构（Product-Term) 宏单元结构 工艺：CMOS-SRAM 擦除方式：与SRAM相同 基本结构：逻辑单元阵列结构（可编程） 特点：功耗低，集成度高（3万门/片）， 信号传输时间不可预知 next 1.3.2FPGA（Field Programmable Gate Array） 结构特点 输入/输出模块（IOB）：输入或输出可设置 可编程逻辑模块（CLB）：含组合逻辑和触发器 互连资源（IR）：金属线，可编程接点/开关 利用EPROM存放编程数据 输入/输出模块（IOB）逻辑原理 可配置逻辑模块（CLB） 性能特点 设计灵活性强，适用性广 传输延迟时间不定，速度低，必威体育官网网址性 查找表（Look-Up-Table)的原理 查找表（Look-Up-Table)简称为LUT，LUT本质上就是一个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16x1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等于输入一个地址进行查表，找出地址对应的内容，然后输出即可 LUT实现原理 下面是一个4输入与门的例子： 实际逻辑电路 LUT的实现方式 ??????????????????????????????? ?????????????????????????????? a,b,c,d 输入 逻辑输出 地址 RAM中存储的内容 0000 0 0000 0 0001 0 0001 0 .... 0 ... 0 1111 1 1111 1 ? 基于LUT的FPGA的结构 ? FPGA应用场合 单板复杂数字逻辑 IC验证 核心处理器件：通信系统，图像处理等领域具有不可比拟的优势，并已渗透到传统DSP领域 1.4 可编程逻辑器件开发工具 1.4.1 开发软件 Altera: MAXPLUS II（上一代开发工具，最 成功的开发环境之一） Quartus II （新一代开发环境） Xilinx： Foundation （上一代开发工具） ISE （新一代开发环境） 直观，易于上手 效率高 可读性差 可维护性、可移植性差 一般用于小规模设计 适于新学者与非专业人士 抽象，需要学习掌握 效率相对较低 可读性好 可维护性、可移植性好 可用于任何规模设计 推荐的设计方法 原理图设计 vs 硬件描述语言 1.4.2 QuartusⅡ设计工具 QuartusⅡ是Altera的新一代设计开发软件，支持APEX20K、APEXⅡ、Excalibur、Mercury以及Stratix等新器件系列。为了缩短设计周期和降低设计复杂度，Quartus Ⅱ含有工作组计算、集成逻辑分析功能、EDA工具集成、多过程支持、增强重编译和IP集成等特性。 QuartusⅡ软件加强了网络功能，它具有必威体育精装版的Internet技术，设计人员可以直接通过Internet获得 Altera的技术支持。 Xilinx的可编程逻辑器件设计工具 1. ISE 5.x的特点 Xilinx 是最大的FPGA/CPLD 生产商之一，其设计开发的软件也不断升级换代，已从Foundation系列发展到目前的ISE 5.x系列。ISE（Integrated System Conf