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现代电子系统设计教程 现代电子系统设计教程 第3 第3章 可编程逻辑器件应用系统设计 PAGE 102 PAGE 101 第3章 习题解答 1．可编程逻辑器件是如何分类的？ 答：PLD的种类繁多，各生产厂家命名各不相同，一般可按以下几种方法进行分类。 1)按集成度来区分 (1)简单PLD，逻辑门数500门以下，包括PROM、PLA、PAL和GAL等器件。 (2)复杂PLD，芯片集成度高，逻辑门数500门以上，或以GAL22V10作参照，集成度大于GAL22V10，包括EPLD、CPLD、FPGA等器件。 2)从编程结构来区分 (1)乘积项结构PLD，包括PROM、PLA、PAL、GAL、EPLD和CPLD等器件。 (2)查找表结构PLD，FPGA属此类器件。 3)从互连结构来分 (1)确定型PLD。确定型PLD提供的互连结构，每次用相同的互连线布线，其时间特性可以确定预知(如由数据手册查出)，是固定的，如CPLD。 (2)统计型PLD。统计型结构是指设计系统时，其时间特性是不可以预知的，每次执行相同的功能时，却有不同的布线模式，因而无法预知线路的延时，如Xilinx公司的FPGA器件。 4)从编程工艺来区分 (1)熔丝型PLD。如早期的PROM器件，编程过程就是根据设计的熔丝图文件来烧断对应的熔丝，获得所需的电路。 (2)反熔丝型PLD。如OTP型FPGA器件，其编程过程与熔丝型PLD相类似，但结果相反，在编程处击穿漏层使两点之间导通，而不是断开。 OTP是一次可编程(OneTimeProgramming)的英文缩写，以上两类都是OTP器件。 (3)??EPROM型PLD。EPROM是可擦可编程只读存储器(ErasablePROM)的英文缩写，EPROM型PLD采用紫外线擦除，电可编程，但编程电压一般较高，编程后，下次编程前要用紫外线擦除上次编程内容。 在制造EPROM型PLD时，如果不留用于紫外线擦除的石英窗口，也就成了OTP器件。 (4)??EEPROM型PLD。EEPROM是电可擦可编程只读存储器(ElectricallyErasablePROM)的英文缩写，与EPROM型PLD相比，不用紫外线擦除，可直接用电擦除，使用更方便，GAL器件和大部分EPLD，CPLD器件都是EEPROM型PLD。 (5)??SRAM型PLD。SRAM是静态随机存储器(StaticRadomAccessMemory)的英文缩写，可方便快速地编程(也称配置)，但掉电后，其内容即丢失，再次上电需要重新配置，或加掉电保护装置以防掉电，大部分FPGA器件都是SRAM型PLD。 2．可编程逻辑器件有哪些主要特点？ 答：可编程逻辑器件有两大主要特点：其一是由用户通过软件进行配置和编程，从而完成某种特定的功能，且可以反复擦写；其二在修改和升级PLD时，不需额外地改变PCB，只是在计算机上修改和更新程序，使硬件设工作成为软件开发工作，缩短了系统设计的周期，提高了实现的灵活性并降低了成本。 3．生产可编程逻辑器件的厂商有哪些？ 答：可编程逻辑器件生产商主要为Altera和Xilinx两家公司，它们引领着FPGA的发展潮流，主导着FPGA的发展方向。另外几家颇具竞争力的可编程逻辑器件供应商分别是Lattice、Actel、Atmel、AMD、ATT、Cypress、Intel、Motorola、Quicklogic、TI等。 4．可编程逻辑器件的发展趋势是什么？ 答：可编程逻辑器件的发展趋势如下。 (1)向大容量、低电压、低功耗方向发展。 (2)向系统级高密度方向发展。 (3)向高速可预测延时方向发展。 (4)向数模/混合可编程方向发展。 (5)向多功能、嵌入式模块方向发展。 (6)向SOPC方向发展。 5．常用可编程逻辑器件有哪些？ 答：Altera是最大可编程逻辑器件供应商之一，主要产品有MAX3000/7000、FLEX10K、APEX20K、ACEX1K、Cyclone、Stratix等 Xilinx的产品种类较全，主要有XC9500/4000、Spartan、Coolrunner(XPLA3)、Virtex等。相应的开发软件为Foundition和ISE。 Lattice是ISP技术的发明者，与Altera和Xilinx相比，其开发工具比Altera 和Xilinx 略逊一筹，其中小规模PLD比较有特色，不过其大规模PLD、FPGA 的竞争力还不够强。主要产品有ispLSI2000/5000/8000、MACH4/5、ispMACH4000等。 ACTEL是反熔丝PLD的领导者，由于反熔丝PLD抗辐射，耐高低温，功耗低，速度快，所以在军品和宇航级产品上有较大优势。主要产品有 HYPERLINK /intl/china/products/igloo