可编程器件概述概要课件.pptVIP

国家级骨干教师培训—可编程器件的开发与应用电子科技大学电子实验中心陈学英1

教学内容可编程设计简介开发平台简介软件使用lllllVHDL语言简介FPGA设计实验2

参考资料?《数字系统设计与VHDL》王金明周顺编著，电子工业出版社?《XilinxFPGA设计基础》李云松宋锐等编，西安电子科技大学出版社?《XilinxFPGA开发实用教程》田耘徐文波编著，清华大学出版社3

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第1章可编程设计概述1.1可编程技术发展概述1.2可编程设计资源介绍1.3可编程器件PLD概述1.4可编程设计语言概述1.5可编程设计工具概述1.6可编程应用演示5

§1.1可编程技术发展概述1.90年代初期可编程器件问世20世纪80～90年代初，低密度可编程逻辑器件PAL和GAL的问世，相应的可编程开发工具主要解决电路设计没有完成之前的功能检测等问题，设计以网表文件为主。80年代后期，可编程工具已经可以进行初级的设计描述、综合、优化和设计结果验证6

§1.1可编程技术发展概述2.可编程EDA自动化阶段20世纪90年代，出现功能强大的EDA工具。包括：硬件描述语言(VHDL、Verilog)的标准化；高性能仿真工具的验证；高性能综合工具、编程工具的使用。单功能电子产品向系统级电子产品开发转换，即SOC的出现。7

§1.1可编程技术发展概述3.21世纪，可编程技术进入新时期：l电子技术各个领域全方位融入可编程技术，彼此相互渗透基本IC器件设计单片机应用设计系统设计应用设计嵌入式DSP可编程应用设计ASIC芯片设计8

System-LevelIntegrationI/OI/OI/OFlashCPUSDRAMI/OI/OI/ODSPFPGACPUCPUDSPSolution:ReplaceExternalDeviceswithProgrammableLogic9

§1.2可编程设计资源可编程设计器件PLD(FPGA/CPLD）可编程描述语言HDL(VHDL/VERILOG)可编程设计软硬件平台（编辑软件+仿真软件+综合软件+编程软件）10

§1.3可编程器件概述（PLD）PLD是一种半定制集成电路，在其内部集成了大量的门和触发器等基本逻辑电路，用户通过编程来改变PLD内部电路的逻辑关系或连线，就可以得到需要的设计电路。FPGA：FieldProgrammableGatesArrayCPLD：ComplexProgrammableLogicDevice11

CPLD?ComplexProgrammableLogicDevice（复杂可编程逻辑器件）?在PAL、GAL基础上，基于积之和表达式的与或阵列结构?布线延迟确定，编程数据不丢失。?逻辑规模较小12

CPLD的LC(Macrocell）13

FPGA?FPGA（Field－ProgrammableGateArray）即现场可编程门阵列，?它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件基础上进一步发展的基于查找表结构的产物。?它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。?逻辑规模大，编程数据掉电丢失，布线延迟不确定。14

FPGA的LE(Macrocell）?结构类似于门阵列寄存器和RAM较多?密度中高密度1K-10M系统门?性能时间不可预测可达450MHz15

FPGA/CPLD基本构16

FPGA/CPLD主要厂商主流公司：Xilinx、Altera、Lattice、ActelFPGA/CPLD显著优点：开发周期短、投资风险小、产品上市速度快、市场适应能力强、硬件修改升级方便。17

FPGA/CPLD主要厂商AlterA：20世纪90年代以后发展很快。主要产品有：MAX系列、FELX系列、APEX、ACEX、Cyclone、Stratix。Xilinx：是全球领先的可编程逻辑完整解决方案的供应商FPGA的发明者。1984年成立，占市场份额50%以上。主要有：XC系列、Coolrunner(XPLA3)、Spartan、VertexLattice：是ISP技术的发明者，与Altera和Xilinx相比，其开发工具略逊一筹。中小规模PLD比较有特色，大规模PLD竞争力不够强（Lattice没有FPGA），主要产品有：ispLSI2000/5000/8000，MACH系列。Actel：反熔丝（一次性烧写）PLD的领导者，反熔丝技术耐高低温、功耗低、速度快。军品的最佳选择者。主要产品：ProASIC3/3E系列18

可程器件市PLD市FPGA市LatticeQuickLogic:1%