[信息与通信]第二章大规模可编程逻辑器件.ppt

第2章 大规模可编程逻辑器件 2.1 可编程逻辑器件概述 2.2 现场可编程门阵列(FPGA) 2.3 复杂可编程逻辑器件(CPLD) 2.4 在系统可编程(ISP)逻辑器件 2.5 FPGA和CPLD的开发应用选择 习题 可编程逻辑器件(PLD_Programmable Logic Devices): 2.1 可编程逻辑器件概述 2.1.1 PLD的发展进程 70年代初: PROM_可编程只读存储器、 PLA_Programmable Logic Array: 可编程逻辑阵列.(第一代PLD) 70年代末:AMD公司推出PAL_Programmable Array Logic :可编程阵列逻辑. 80年代初:Lattice公司推出GAL_Generic Array Logic :通用阵列逻辑. (第二代PLD) 80年代中期: Xilinx公司提出了FPGA_Field Programmable Gates Array概念，推出世界上第一块FPGA器件。 Altera公司推出EPLD_Erasable Programmable Logic Device。 90年代初: Lattice公司提出ISP_In System Programming 概念，推出ispLSI器件. 近年来PLD的发展： 密度：单片集成度已达1000万级系统门 速度：已达420MHz以上 线宽：已达90nm，属于甚深亚微米技术： (VDSM_Very Deep Sub Micrometer) 出现内嵌复杂功能模块的SOC器件 PLD器件最显著特点：高集成度、高速度、高可 靠性、在系统可编程(ISP) Altera公司千万门级的FPGA(SOC)Stratix xilinx公司千万门级的FPGA(SOC)Vertix-II pro 近年来PLD的发展热点 1、从互连延时入手解决系统速度问题 门延时：从几百ns 不足2ns 互连延时:相对门延时所占比例越来越大 2、在系统可编程技术ISP ISP _In System Programming是指对器件、电路板、整个电子系统进行重构和修改的能力。这种重构可以在制造之前，制造过程中，甚至在交付用户使用之后进行。 传统PLD：使用专用编程器先编程后装配。 ISP PLD：器件本身有专用编程接口，可先编 程后装配，也可先装配后编程。 ISP的进一步发展 现在配置时间为：几十~几百ms，一般配置好后作固定功能使用。 希望配置时间能进一步极大缩短，如能实现，则可对电路系统进行动态重构，使电路逻辑功能短时间内能不断变化。使得硬件的功能象软件一样(称为软硬件)，实现更加复杂的功能。 2.1.2 PLD的分类 目前PLD的生产厂家众多有Xilinx、Altera、Actel、Atemel、AMD、ATT、Cypress、Intel、Motorola、Quicklogic、TI(Texas Instrument)等。各厂家的 PLD产品命名方法、分类方法各不相同。 常见的PLD产品名词有：PROM、EPROM、EEPROM、PLA、FPLA、PAL、GAL、CPLD、EPLD、EEPLD、HDPLD、FPGA、pLSI、ispLSI、ispGAL等。 （1）复杂PLD的分类： FPGA_Field Programmable Gates Array CPLD_Complex Programmable Logic Device FPGA:内部互连结构由多种长度不同连线资源组成每次布线路径可能不同导致的延迟可能不同,属于统计型结构。逻辑单元主体为由静态存储器(SRAM)构成的函数发生器,即查找表.通过查找表实现逻辑函数功能。采用SRAM工艺. CPLD和 FPGA的主要区别 1、结构不同： CPLD “与或”阵列； FP