论述PFGACPLD在生活中各个领域的应用.doc

郑州交通职业学院 论文题目：论述PFGA/CPLD在生活中各个领域的应用 所属系别 信息工程系 专业班级 08大专电子信息工程技术一班 姓　　名 徐 磊 学　　号 200808060830167 指导教师 朱永琴 撰写日期 2011 年 1 月 论述CPLD/FPGA在生活中各个领域的应用 一、引言 随着科学技术的进步，电子器件和电子系统设计方法日新月异，电子设计自动化（Electronics Design Automation，EDA）技术正是适应了现代电子产品设计的要求，吸收了多学科必威体育精装版成果而形成的一门新技术。随着基于FPGA的EDA技术的发展和应用领域的扩大与深入，EDA技术在电子信息、通信、自动控制及计算机应用等领域的重要性日益突出。为保证电子产品设计的速度和质量，适应“第一时间推出产品”的设计要求，EDA技术已成为不可缺少的一项先进技术和重要工具。我们这次研究设计的“基于FPGA的模拟信号检测处理系统”就是运用可编程逻辑器件为主系统芯片，用VHDL对其进行设计开发，系统完全依靠于数字化的测量，采用VHDL硬件描述语言，以FPGA器件作为控制的核心，使整个系统显得尤为精简，能达到所要求的技术指标，具有灵活的现场更改性，还有处理速度快，实时性好、可靠、抗干扰性强等优点。 二、FPGA/CPLD概述 FPGA(现场可编程门阵列)与 CPLD(复杂可编程逻辑器件)都是可编程逻辑器件，它们是在PAL,GAL等逻辑器件的基础之上发展起来的。同以往的PAL,GAL等相比较，FPGA/CPLD的规模比较大，它可以替代几十甚至几千块通用IC芯片。这样的FPGA/CPLD实际上就是一个子系统部件。这种芯片受到世界范围内电子工程设计人员的广泛关注和普遍欢迎。经过了十几年的发展，许多公司都开发出了多种可编程逻辑器件。比较典型的就是Xilinx公司的FPGA器件系列和Altera公司的CPLD器件系列，它们开发较早，占用了较大的PLD市场。 PLD是可编程逻辑器件（Programable Logic Device）的简称，FPGA是现场可编程门阵列（Field Programable Gate Array)的简称，两者的功能基本相同，只是实现原理略有不同，所以我们有时可以忽略这两者的区别，统称为可编程逻辑器件或PLD/FPGA。 PLD是电子设计领域中最具活力和发展前途的一项技术，它的影响丝毫不亚于70年代单片机的发明和使用。 PLD能完成任何数字器件的功能，上至高性能CPU,下至简单的74电路，都可以用PLD来实现。PLD如同一张白纸或是一堆积木，工程师可以通过传统的原理图输入法，或是硬件描述语言自由的设计一个数字系统。通过软件仿真，我们可以事先验证设计的正确性。在PCB完成以后，还可以利用PLD的在线修改能力，随时修改设计而不必改动硬件电路。使用PLD来开发数字电路，可以大大缩短设计时间，减少PCB面积，提高系统的可靠性。 PLD的这些优点使得PLD技术在90年代以后得到飞速的发展，同时也大大推动了EDA软件和硬件描述语言（HDL)的进步。 尽管FPGA,CPLD和其它类型PLD的结构各有其特点和长处，但概括起来，它们是由三大部分组成的，一个二维的逻辑块阵列，构成了PLD器件的逻辑组成核心。输入/输出块：连接逻辑块的互连资源。连线资源：由各种长度的连线线段组成，其中也有一些可编程的连接开关，它们用于逻辑块之间、逻辑块与输入/输出块之间的连接。 对用户而言，CPLD与FPGA的内部结构稍有不同，但用法一样，所以多数情况下，不加以区分。 FPGA／CPLD芯片都是特殊的ASIC芯片. FPGA的基本特点主要有： （1）采用FPGA设计ASIC电路，用户不需要投片生产，就能得到合用的芯片。 （2）FPGA可做其它全定制或半定制ASIC电路的中试样片。 （3）FPGA内部有丰富的触发器和I/O引脚。 （4）FPGA是ASIC电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一。 （5）FPGA采用高速CHMOS工艺，功耗低，可以与CMOS、TTL电平兼容。 可以说，FPGA芯片是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一。三、模拟信号检测处理系统分析 1.数字系统的传统设计 从概念上讲,凡是利用数字技术处理和传输信息的电子系统都可以称为数字系统。像其他电子系统一样，数字系统往往是采用传统的搭积木式的方法进行设计,在处理信号上面几乎都是A\D转换或者D\A转换。通过由器件搭成的电路板,由电路板搭成电子系统。数字系统最初的“积木块”是固定功能的标准集成电路。