PLD硬件特性与编程技术-Read.ppt

第二章 PLD硬件特性与编程技术 主要内容 PLD概述与分类（什么是PLD？） Programmable Logic Devices（可编程逻辑器件） 设计一个数字电路系统，最终都可用“与-或”表达式表示该系统的电路结构 基本PLD器件的原理结构图 PLD分类 PLD编程原理及其结构发展 电路符号 PROM PLD的编程阵列及缺点 缺点： 与阵列固定，全译码器在输入变量增多时，工作效率低下。 不存在寄存器单元，只能完成组合逻辑电路 PLA的结构及其对PLD的改进 对PLD的改进： 与或阵列均可编程，利用率提高 新的不足： 与或阵列均可编程，造成编程算法的复杂 依然没有解决的不足： 不能实现时序逻辑 PAL的结构及其对PLA的改进 对PLA的改进： 1、与阵列可编程，或阵列不可编程，效率提高，算法简单。 2、在逻辑阵列后加入了存储单元电路，能够实现时序逻辑电路。 GAL（主要是在PLD工艺上的改进） 在工艺上的改进： PROM PLA 采用熔丝型工艺，一次可编程 PAL GAL 采用EEPROM工艺，可多次编程 在结构上的改进： 对I/O接口做了改进，实现多种输入输出逻辑 CPLD的结构和工作原理 CPLD内部结构： LAB（逻辑阵列块） 实现基本的逻辑功能 PIA（可编程连线） 编程连线和信号传递 I/O控制模块 输入输出控制 LAB内部结构 一个LAB由16个宏单元组成 每个宏单元相当于一个简单的PLD器件，包括3个功能模块： 逻辑阵列：相当于与阵列，产生乘积项 乘积项选择矩阵：相当于或阵列，选择相应的乘 积项到或门或异或门 可编程寄存器：用以实现时序逻辑电路 FPGA的结构和工作原理（查找表结构） LAB、I/O块、RAM块 可编程行/列连线 一个LAB包括8个逻辑 单元（LE） LE是实现逻辑的最基 本结构 LE的内部结构 LE的内部结构 每个LE包括一个LUT（Look Up Table），一个触发器和相关的相关逻辑。 LUT结构和原理： RAM中事先写好了 所有可能的逻辑对 应的输出结果 四个输入作为地址 连线到LUT，通过 地址查找相应的结 果数据输出 CPLD与FPGA的不同 基于SRAM结构，集成度高 内嵌Memory，DSP ，更适合时序电路 FPGA 延时不可测 编程更灵活 功耗小 基于EEPROM工艺，集成度低 更适合各种算法和组合逻辑电路 CPLD 延时可测 速度更快 必威体育官网网址性好 硬件测试技术 CPLD/FPGA编程与配置 什么是编程配置？ 将已经设计好的硬件电路的网表文件通过编程器或编程电缆下载到CPLD/FGPA器件中，形成真正的硬件电路的过程 编程配置的方法： JTAG方式的在系统编程（CPLD） 使用PC并行口配置FPGA（FPGA） FPGA/CPLD产品概述 生产FPGA/CPLD的公司主要有： Lattice Xilinx Altera Actel Lattice 最早推出PLD的公司，发明了ISP技术 以中小规模PLD为特色 开发工具略逊一筹 主要产品： ispMACH4000系列CPLD EC,EP系列FPGA Xilinx FPGA发明者，最大的提供商之一 与Altera公司匹敌，共同占据了可编程逻辑器件60%以上的市场 以欧美用户居多 主要产品： Virtex-4系列FPGA Spartan II Spartan-3 Spartan 3E系列FPGA XC9500C9500XL系列CPLD Altera 著名PLD生产商，占据行业领先地位 高性价比，高集成度，强大的开发工具，丰富的IP，在九十年代后迅速崛起的商家 以日本和亚太用户居多 主要产品： Stratix II系列FPGA ACEX系列FPGA MAX，MAX II系列CPLD Cyclone， Cyc