CPLD、FPGA原理及应用.ppt

* * FPGA采用SRAM进行功能配置，可重复编程，但系统掉电后，SRAM中的数据丢失。因此，需在FPGA外加EPROM，将配置数据写入其中，系统每次上电自动将数据引入SRAM中。CPLD器件一般采用EEPROM存储技术，可重复编程，并且系统掉电后，EEPROM中的数据不会丢失，适于数据的必威体育官网网址。 FPGA器件含有丰富的触发器资源，易于实现时序逻辑，如果要求实现较复杂的组合电路则需要几个LAB结合起来实现。CPLD的与或阵列结构，使其适于实现大规模的组合功能，但触发器资源相对较少。 FPGA为细粒度结构，CPLD为粗粒度结构。FPGA内部有丰富连线资源，LAB分块较小，芯片的利用率较高。CPLD的宏单元的与或阵列较大，通常不能完全被应用，且宏单元之间主要通过高速数据通道连接，其容量有限，限制了器件的灵活布线，因此CPLD利用率较FPGA器件低。 FPGA与CPLD的区别 FPGA为非连续式布线，CPLD为连续式布线。FPGA器件在每次编程时实现的逻辑功能一样，但走的路线不同，因此延时不易控制，要求开发软件允许工程师对关键的路线给予限制。CPLD每次布线路径一样，CPLD的连续式互连结构利用具有同样长度的一些金属线实现逻辑单元之间的互连。连续式互连结构消除了分段式互连结构在定时上的差异，并在逻辑单元之间提供快速且具有固定延时的通路。CPLD的延时较小。 JTAG：起源 随着IC技术的发展，PCB越来越复杂，尤其是SMD器件(surfacemount packaging device) 的大量使用，PCB面积越越小。 传统测试方法 难以使用 external test probes（外部测试探针） “bed-of-nails” test fixtures（针床测试设备） 1980年，JTAG（the Joint Test Action Group）组织提出了一种新的测试方案 JTAG：功能 有3个功能： 内部测试一IC内部的逻辑测试 外部测试一IC间相互连接的测试（PCB线路测试） 取样测试一IC正常运行时的数据取样测试 现在，JTAG电路和接口被广泛用于芯片的代码下载。 JTAG：结构 定义了一种 boundary-scan testing 方法，在IC芯片中增加实现这种测试的电路。 该方法后来成为IEEE1149.1标准 图示： JTAG接口的信号定义 FLEX 10K等器件的JTAG电路 PLD器件的配置与编程 何谓配置和编程？ 将VHDL代码形成的文件写入PLD器件的过程 配置（configure）和编程(program)的区别 Program：对flash或者EEPROM工艺的配置芯片或者PLD器件进行写入的过程 Configure：对SDRAM工艺的FPGA写入数据必须每次上电后均要进行一次，编程文件保存在配置芯片中，上电时从编程芯片下载到FPGA中 CPLD器件可独立使用，无需其他编程芯片，直接通过JTAG接口或其他接口进行编程 FPGA器件不能独立使用（调试时可以），需要和配置芯片一起使用，在生产时，代码写入配置芯片中，应用时，加电后代码自动从配置芯片写入FPGA中 编程与配置方法 JTAG方式的在系统编程CPLD 图3-49 多CPLD芯片ISP编程连接方式 使用PC并行口配置FPGA (调试时应用) 应用 EPCS器件配置FPGA的电路原理图 用单片机89C52进行配置 3.7.5 使用CPLD配置FPGA 使用单片机配置的缺点： 1、速度慢，不适用于大规模FPGA和高可靠应用； 2、容量小，单片机引脚少，不适合接大的ROM以存储较大的配置文件； 3、体积大，成本和功耗都不利于相关的设计。 大的PLD生产厂家 最大的PLD供应商之一 FPGA的发明者，最大的PLD供应商之一 ISP技术的发明者 提供军品及宇航级产品 Altera公司的PLD器件综述 PLD器件 MAXII 主流FPGA产品 Cyclone CycloneII Stratix FPGA配置芯片 配置EEPROM Cyclone专用配置器件 早期器件，大部分已经停产 MAX II 新一代PLD器件， 2004年底推出 0.18um falsh工艺， 采用FPGA结构,配置芯片集成内部和普通PLD一样上电即可工作。 Cyclone（飓风） Altera中等规模FPGA，2003年推出， 0.13um工艺,1.5v内核供电， 与Stratix结构类似， 低成本FPGA ，目前主流产品， CycloneII： Cyclone的下一代产品，2005推出 90nm工艺，1.2v内核供电， 属于低成本FPGA，性能和Cyclone相当， 提供了硬件