[工程科技]第3章 Altera可编程逻辑器件.ppt

第3章 Altera可编程逻辑器件 3.1 综述 3.2 MAX7000系列器件 3.3 FLEX10K系列器件 3.4 APEX20K系列器件 3.1 综 述 3.1.1 Altera 器件性能特点 Altera公司成立10余年来,一直致力于高密度可编程逻辑器件的研发与生产,成为业界的佼佼者。Altera的CPLD器件具有良好的性能、极高的密度和非常大的灵活性,它通过高集成度、多I/O容量及最快的速度为用户的各种需求提供有效的解决方案,极大地满足了对“在单可编程芯片系统”（Systemona Programmable Chip）日益增长的需求。图3.1表示了Altera器件与CMOS器件的关系。 Altera可编程器件除了具有PLD的一般特点外,还具有改进的结构、先进的处理技术、现代化的开发工具以及多种Mega功能选用等优点。 1.高性能 Altera器件采用先进的CMOS技术,具有非常低的功耗和相当高的速度;采用连续式互连结构,在整个芯片内提供快速、连续的信号延时;诸如对芯片内部电路的专业化改进也增强了系统性能。 2.高密度逻辑集成 为缩小印制板的尺寸和成本,设计人员总是寻求尽可能高的集成度,试图通过把更多的逻辑集成到更少的器件中来降低成本。此外,对现有的设计也经常进行二次开发。高逻辑集成度的CPLD为上述要求提供了很好的解决方案。Altera器件密度从300门到100万门,能够集成现有的各种逻辑器件,包括小规模及大规模标准逻辑器件、PLD、FPGA或ASIC器件。 3. 较短的开发周期 Altera的快速、直观、易于使用的Quartus和MAX+PLUSⅡ软件能够极大地缩短开发周期。使用Quartus或MAX+PLUSⅡ软件设计项目、处理、检验以及对器件编程一共只需几小时。图3.2展示了在MAX+PLUSⅡ环境下的一个典型的PLD开发周期图。图3.2中标出了设计1万门逻辑所用的典型时间。 4.高性能价格比 Altera公司不断改进产品的开发与制造工艺,10多年积累的经验使其工艺技术及制造工艺非常先进,因此能够提供性能价格比合理的可编程逻辑器件。Altera的PLD的成本与门阵列相当。 5.兆（Mega）功能模块 Altera的CPLD高达100万门的集成度,使得在单个可编程器件中实现一个完整的数字系统成为可能。为了推进这种高集成度器件的应用,进一步缩短设计周期,Altera提供了兆功能模块并支持AMPP（Altera Megafunction Partners Program）功能。兆功能模块具有高度的灵活性及固定功能器件所不能达到的性能,如高速有限冲击响应（FIR）滤波器。兆功能可以实现总线协议（PCI总线）、DSP、图像处理、高速网络（包括异步传输方式（ATM））、微处理器及微型外设等。 作为复杂的系统级功能,Altera的兆功能模块是由预先验证过的硬件描述语言（HDL）设计的。兆功能模块应用范围包括从标准模块（如通用异步收/发器控制器UART）到利用PLD的特点改进的实例设计。 6.在系统可编程(ISP) Altera器件的在系统可编程性(ISP)提高了设计灵活性,简化了样品制做过程及流水线生产过程,并且可以对产品进行快速而有效的现场升级。Altera的ISP使用IEEE1149.1标准的JTAG测试端口,可以在一个独立的生产过程中对器件进行编程,并可以对印刷电路板（PCB）进行功能测试。 3.1.2 Altera器件系列 Altera公司提供了三大类10个系列的CPLD产品:多阵列MAX9000、MAX7000、MAX5000、MAX3000和Classic系列;柔性(可更改)逻辑单元阵列FLEX10K、FLEX8000及FLEX6000系列;先进的可编程单元阵列APEX20K、ACEX1K系列。FLEX器件采用查找表（LUT）结构来实现逻辑功能,MAX和Classic器件采用乘积项(Produc-Term/PT)结构来实现逻辑功能,而APEX器件采用集LUT、PT和存储于一体的多核结构来实现逻辑功能。每种器件系列针对具体的应用都有各自的特点。表3.1为Altera器件性能对照表。 所有的Altera器件系列均采用CMOS工艺,其中一些系列经过不