EDA技术与VHDL 第2章 PLD硬件特性与编程技术.ppt

EDA技术与VHDL 第2章 PLD硬件特性与编程技术 2.1 PLD 概述 可编程逻辑器件PLD： PLD是做为一种通用集成电路生产的，他的逻辑功能按照用户对器件编程来搞定。一般的PLD的集成度很高，足以满足设计一般的数字系统的需要。这样就可以由设计人员自行编程而把一个数字系统“集成”在一片PLD上，而不必去请芯片制造厂商设计和制作专用的集成电路芯片了。 分类 　　目前使用的PLD产品主要有：1、现场可编程逻辑阵列FPLA（field programmable logic array);2、可编程阵列逻辑PAL（programmable array logic);3、通用阵列逻辑GAL（generic array logic);4、可擦除可编程逻辑器件EPLD（erasable programmable logic device);5、现场可编程门阵列FPGA（field programmable gate array)。其中EPLD和FPGA的集成度比较高。有时又把这两种器件称为高密度PLD。 发展历程 　　早期的可编程逻辑器件只有可编程只读存贮器(PROM)、紫外线可擦除只读存贮器(EPROM)和电可擦除只读存贮器(EEPROM)三种。由于结构的限制，它们只能完成简单的数字逻辑功能。 　　其后，出现了一类结构上稍复杂的可编程芯片，即可编程逻辑器件，能够完成各种数字逻辑功能。典型的PLD由一个“与”门和一个“或”门阵列组成，而任意一个组合逻辑都可以用“与一或”表达式来描述，所以， PLD能以乘积和的形式完成大量的组合逻辑功能。这一阶段的产品主要有PAL和GAL。PAL由一个可编程的“与”平面和一个固定的“或”平面构成，或门的输出可以通过触发器有选择地被置为寄存状态。PAL器件是现场可编程的，它的实现工艺有反熔丝技术、EPROM技术和EEPROM技术。还有一类结构更为灵活的逻辑器件是可编程逻辑阵列(PLA)，它也由一个“与”平面和一个“或”平面构成，但是这两个平面的连接关系是可编程的。PLA器件既有现场可编程的，也有掩膜可编程的。在PAL的基础上，又发展了一种通用阵列逻辑GAL， GAL16V8,GAL22V10 等。它采用了EEPROM工艺，实现了电可擦除、电可改写，其输出结构是可编程的逻辑宏单元，因而它的设计具有很强的灵活性，至今仍有许多人使用。这些早期的PLD器件的一个共同特点是可以实现速度特性较好的逻辑功能，但其过于简单的结构也使它们只能实现规模较小的电路。为了弥补这一缺陷，20世纪80年代中期Altera和Xilinx分别推出了类似于PAL结构的扩展型 CPLD和与标准门阵列类似的FPGA，它们都具有体系结构和逻辑单元灵活、集成度高以及适用范围宽等特点。这两种器件兼容了PLD和通用门阵列的优点，可实现较大规模的电路，编程也很灵活。与门阵列等其它ASIC相比，它们又具有设计开发周期短、设计制造成本低、开发工具先进、标准产品无需测试、质量稳定以及可实时在线检验等优点，因此被广泛应用于产品的原型设计和产品生产(一般在10,000件以下)之中。几乎所有应用门阵列、PLD和中小规模通用数字集成电路的场合均可应用FPGA和CPLD器件。 2.1 PLD 概述 2.1 PLD 概述 2.1 PLD 概述 2.2 低密度PLD可编程原理 2.2 低密度PLD可编程原理 2.2 低密度PLD可编程原理 2.2 低密度PLD可编程原理 2.2 低密度PLD可编程原理 2.2 低密度PLD可编程原理 2.2 低密度PLD可编程原理 2.2 低密度PLD可编程原理 2.2 低密度PLD可编程原理 2.2 低密度PLD可编程原理 2.2 低密度PLD可编程原理 2.3 CPLD的结构与可编程原理 2.3 CPLD的结构与可编程原理 2.5 硬件测试技术 2.5 硬件测试技术 2.6 FPGA/CPLD产品概述 2.6 FPGA/CPLD产品概述 2.6 FPGA/CPLD产品概述 2.7 编程与配置 2.7 编程与配置 2.7 编程与配置 2.7 编程与配置 2.7 编程与配置 2.7 编程与配置 2.4.2 Cyclone系列器件的结构与原理 图2-26 Cyclone LE结构图 2.4.2 Cyclone系列器件的结构与原理 图2-27 Cyclone LE普通模式 2.4.2 Cyclone系列器件的结构与原理 图2-28 Cyclone LE动态算术模式 2.4.2 Cyclone系列器件的结构与原理 图2-29 Cyclone LAB结构 2