Verilog HDL与CPLD FPGA项目开发教程 教学课件 作者 聂章龙 01 开发入门课件任务一.ppt

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1、【任务一】CPLD/FPGA开发系统概述2021/10/81学习目标设计能掌握FPGA、CPLD与其他类型PLD相比的优越性能掌握CPLD/FPGA结构与特点会利用数字资源、纸质资源查找、使用需要的资料能力目标能了解可编程逻辑器件（PLD）的发展现状2学习目标设计FPGA/CPLD的发展概况FPGA/CPLD的结构与原理知识目标PLD的发展历程较强的组织纪律良好的行为习惯素质目标积极主动的学习状态互帮互助的同学关系3教学情境设计本节主要围绕CPLD/FPGA开发系统的发展概况、基本结构与特点、应用领域等方面来介绍一些PL

2、D系统的基本概念和基本原理。内容表1.1.1教学安排表序号教学内容技能训练知识要点学时数时间（分钟）1PLD的发展现状及应用领域能了解PLD的概况①PLD的发展现状；②CPLD/FPG的优越性；2402CPLD/FPGA结构与特点能理解PLD的工作原理①CPLD的结构与特点；②FPGA的结构与特点。404教学任务子任务一子任务二子任务三PLD的发展历程及发展趋势CPLD／FPGA概述CPLD/FPGA的结构与原理5早期:可编程只读存贮器(PROM)、紫外线可擦除只读存贮器(EPROM)和电可擦除只读存贮器(EEPROM)

3、。只能完成简单的数字逻辑功能。可编程逻辑器件(PLD)，它能够完成各种数字逻辑功能。典型的PLD由一个“与”门和一个“或”门阵列组成，而任意一个组合逻辑都可以用“与一或”表达式来描述，所以，PLD能以乘积和的形式完成大量的组合逻辑功能。PLD的部分内部结构如图1.1.1所示。子任务一PLD的发展历程及发展趋势6子任务一PLD的发展历程及发展趋势PAL(可编程阵列逻辑)和GAL(通用阵列逻辑):可以实现速度特性较好的逻辑功能，但其过于简单的结构也使它们只能实现规模较小的电路。扩展型CPLD(ComplexProgramma

4、b1eLogicDvice)和与标准门阵列类似的FPGA(FieldProgrammableGateArray)，它们都具有体系结构和逻辑单元灵活、集成度高以及适用范围宽等特点。注：不同厂家对器件的叫法不尽相同，Xilinx公司把基于查找表技术的SRAM工艺，要外挂配置用的EEPROM的PLD叫FPGA；把基于乘积项技术的Flash（类似EEPROM工艺）工艺的PLD叫CPLD；Altera把自己的PLD产品：MAX系列（乘积项技术，EEPROM工艺），FLEX系列（查找表技术，SRAM工艺）都叫作CPLD，即复杂PLD

5、(ComplexPLD)，由于FLEX系列也是SRAM工艺，基于查找表技术，要外挂配置用的EPROM，其用法和Xilinx的FPGA一样，所以很多人把Altera的FELX系列产品也叫做FPGA。7子任务二CPLD／FPGA概述表1.1.2PLD公司发展规模排名公司销售额(亿美金)市场占有率1Altera5.9630.12Xilinx5.7429.03Vantis2.2011.14Lattice2.1811.05Actel1.397.06Luccent0.854.37Cypress0.442.28Atmel0.422.1

6、9Philips0.281.410Quicklogic0.241.21998年世界十大PLD公司的发展规模和市场占有份额如表1.1.2所示。8典型的PLD的框图如图1.1.2所示。子任务二CPLD／FPGA概述93.1基于乘积项（Product-Term)的PLD结构子任务三CPLD/FPGA的结构与原理图1.1.3基于乘积项的PLD内部结构图1.1.4宏单元结构10图1.1.5组合逻辑假设组合逻辑的输出(AND3的输出)为f，则f=(A+B)*C*(!D)=A*C*!D+B*C*!DPLD将以下面图1.1.6的方式来实

7、现组合逻辑f。图1.1.6组合逻辑f的内部实现例:以一个简单的电路为例,具体说明PLD是如何利用以上结构实现逻辑的，电路如图1.1.5所示。113.2查找表（Look-Up-Table)的原理与结构表1.1.34输入与门的查找表实际逻辑电路LUT的实现方式a,b,c,d输入逻辑输出地址RAM中存储的内容00000000000001000010....0...0111111111112(1)基于查找表(LUT)的FPGA的结构图1.1.8FLEX/ACEX等芯片的结构图1.1.9FLEX/ACEX芯片的内部结构13(2)查

8、找表结构的FPGA逻辑实现原理3.3其他类型的FPGA和PLD3.4CPLD和FPGA的区别14