可编程逻辑器件基础第一讲.ppt

8.FPGA/CPLD器件的配置（六） 8.FPGA/CPLD器件的配置（八） 6.CPLD的原理与结构 ⑴ 宏功能模块 6.CPLD的原理与结构（五） 每个I/O可被独立的配置为输入、输出或双向 摆率控制 ⑵ I/O控制块 I/O控制块的作用是以合适的电平（如TTL，CMOS，ECL，PECL或LVDS）把内部信号驱动到CPLD器件的外部引脚上，或将外部来的信号送到器件内部。 6.CPLD的原理与结构 ⑶ 连线阵列 将信号从器件的各个部分传递到器件的其他部分 信号通过芯片的延迟时间可确定 6.CPLD的原理与结构（六） Altera公司MAX 7000S器件的内部结构 6.CPLD的原理与结构（七） Altera公司MAX 7000S器件的宏单元结构 6.CPLD的原理与结构（八） Lattice公司的CPLD器件 万能逻辑块（GLB） 全局布线区（GRP） 输出布线区（ORP） 输入/输出单元（IOC） 7. FPGA的原理与结构（一） 1985年由Xilinx公司首家推出 单元型可编程逻辑器件，其内部由许多独立的可编程逻辑模块组成，用户可以通过编程将这些模块连接成所需要的数字系统。 主要的FPGA/CPLD厂商： Xilinx Altera Lattice Actel（已被MicroSemi收购） 7. FPGA的原理与结构（二） 优点： 密度高、编程速度快、设计灵活和可再配置等 工作特点： 功能由逻辑结构的配置数据决定； 工作时配置数据存放在片内的SRAM上； 工作前需要从芯片外部加载配置数据； 配置数据存储在片外的EPROM、E2PROM等设备中； 可以控制加载过程，在现场修改器件的逻辑功能，即所谓现场编程。 7. FPGA的原理与结构（三） FPGA的基本结构： 可编程逻辑模块CLB 输入／输出模块IOB 互连资源IR 7. FPGA的原理与结构（四） FPGA的基本结构（以Xilinx公司的为例） 7. FPGA的原理与结构（五） ⑴ 可编程逻辑模块CLB FPGA的基本结构单元 可以实现逻辑函数 可以配置成RAM 函数发生器、数据选择器、触发器和信号变换电路等组成 XC4000器件的CLB结构 7. FPGA的原理与结构（六） 查找表（Look-Up-Table)的原理与结构 查找表（Look-Up-Table)简称为LUT LUT本质上就是一个RAM，所以每一个LUT可以看成一个有4位地址线的16x1的RAM。 目前FPGA中多使用4输入的LUT 7. FPGA的原理与结构（七） 7. FPGA的原理与结构（八） 4输入与门 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 ⑵ 可编程输入／输出模块(IOB) 提供了器件引脚和内部逻辑阵列的接口电路。每一个IOB控制一个引脚(除电源线和地线引脚外)，将它们可定义为输入、输出或者双向传输信号端。 7. FPGA的原理与结构（九） 7. FPGA的原理与结构（十） ⑶ 可编程互连资源(IR) 包括各种长度的连线线段和一些可编程连接开关。 连线通路的数量与器件内部阵列的规模有关，阵列规模越大，连线数量越多。 互连线按相对长度分为单线、双线和长线三种。 Altera公司Cyclone器件的LE结构（普通模式） 7. FPGA的原理与结构（十一） FPGA与CPLD的区别（一） ①CPLD更适合完成各种算法和组合逻辑,FPGA更适合于完成时序逻辑。换句话说,FPGA更适合于触发器丰富的结构,而CPLD更适合于触发器有限而乘积项丰富的结构。 ②CPLD的连续式布线结构决定了它的时序延迟是均匀的和可预测的,而FPGA的分段式布线结构决定了其延迟的不可预测性。 ③FPGA的集成度比CPLD高,具有更复杂的布线结构和逻辑实现。 FPGA与CPLD的区别（二） ④在编程方式上,CPLD主要是基于E2PROM或FLASH存储器编程,编程次数可达1万次,优点是系统断电时编程信息也不丢失。FPGA大部分是基于SRAM编程,编程信息在系统断电时丢失,每次上电时,需从器件外部将编程数据重新写入SRAM中。其优点是可以编程任意次,可在工作中快速编程,从而实现板级和系统级的动态配置。 ⑤CPLD必威体育官网网址性好,FPGA必威体育官网网址性差。 ⑥一般情况下,CPLD的功耗要比FPGA大,且集成度越高越明显。 FPGA与CPLD的区别（三） FPGA基于SRAM的架构，集成度高，以LE（包括查找表、触发器及其他）为基本单元，