《FPGA可编程逻辑器》PPT课件

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1、可编程逻辑器件器件为什么可编程数学基础－－布尔代数逻辑函数的表示：SOP－－最小项之和POS－－最大项之积组合电路的编程实现方法基本的可编程器件与阵列输入或阵列乘积项输出PLD出现的背景电路集成度不断提高SSIMSILSIVLSI计算机技术的发展使EDA技术得到广泛应用CADCAEEDA设计方法的发展自下而上自上而下用户需要设计自己需要的专用电路专用集成电路（ASIC－ApplicationSpecificIntegratedCircuits）开发周期长，投入大，风险大可编程器件PLD：开发周期短，投入小，风险小PLD器件的优点集成度高，可以替代多至几千块通用IC芯片极大减小电路的

2、面积，降低功耗，提高可靠性具有完善先进的开发工具提供语言、图形等设计方法，十分灵活通过仿真工具来验证设计的正确性可以反复地擦除、编程，方便设计的修改和升级灵活地定义管脚功能，减轻设计工作量，缩短系统开发时间内部资源丰富，可用于完成存储器、PLL以及DSP的功能。PLD的发展趋势向高集成度、高速度方向进一步发展最高集成度已达到800万门向低电压和低功耗方向发展，内嵌多种功能模块存储器单元，DSP，CPUXilinx推出最小特征尺寸达到90nm的FPGA，降低成本，提高密度向数、模混合可编程方向发展PLD生产厂家www.altera.com最大的PLD供应商之一www.xilinx.comFPGA

3、的发明者，最大的PLD供应商之一www.latticesemi.comISP技术的发明者www.actel.com提供军品及宇航级产品PLD分类（按集成度）低密度PROM,EPROM,EEPROM,PAL,PLA,GAL只能完成较小规模的逻辑电路高密度，已经有超过800万门的器件EPLD,CPLD,FPGA可用于设计大规模的数字系统集成度高，甚至可以做到SOC（SystemOnaChip）管脚数目：208个电源：3.3V（I/O）2.5V（内核）速度250MHz内部资源4992个逻辑单元10万个逻辑门49152bit的RAM高密度FPGA集成度的比较厂家器件逻辑宏单元RAMbitDSPbloc

4、kPLLI/OAlteraEP2S180179,4009,383,04096个DSP模块121,158XilinxXC2VP125125,13610,008,0004个PowerPC处理器121,200ActelAX200010,752295,0008684PLD分类（按结构特点）基于与或阵列结构的器件－－阵列型PROM，EEPROM，PAL，GAL，CPLDCPLD的代表芯片如：Altera的MAX系列基于门阵列结构的器件－－单元型FPGAPLD分类（按编程工艺）熔丝或反熔丝编程器件－－Actel的FPGA器件体积小，集成度高，速度高，易加密，抗干扰，耐高温只能一次编程，在设计初期阶段不灵活

5、Actel推出用Flash保存编程数据的FPGA芯片SRAM－－大多数公司的FPGA器件可反复编程，实现系统功能的动态重构每次上电需重新下载，实际应用时需外挂EEPROM用于保存程序EEPROM－－大多数CPLD器件可反复编程不用每次上电重新下载，但相对速度慢，功耗较大PLD的逻辑符号表示方法(1)连接的方式(2)基本门电路的表示方式F1=A•B•C与门或门ABCDF1ABC&LABC≥1LDF1=A+B+C+D三态输出缓冲器输出恒等于0的与门输出为1的与门输入缓冲器编程连接技术PLD表示的与门熔丝工艺的与门原理图L=A•B•C连接连接连接断开A、B、C中有一个为0A、B、C都为1输出为0；输

6、出为1。L=AC断开连接连接断开L=ABCXX器件的开关状态不同,电路实现逻辑函数也就不同101111PLD中的三种与、或阵列与阵列、或阵列均可编程(PLA)与阵列固定，或阵列可编程(PROM)与阵列可编程，或阵列固定(PAL和GAL等)输出函数为最小项表达式输出函数的乘积项数不可变每个乘积项所含变量数可变输出函数的乘积项数可变每个乘积项所含变量数可变组合逻辑电路的PLD实现例1由PLA构成的逻辑电路如图所示，试写出该电路的逻辑表达式，并确定其逻辑功能。写出该电路的逻辑表达式：AnBnCnAnBnAnCnBnCn全加器AnBnCnAnBnCnAnBnCn试写出该电路的逻辑表达式。PLD的输出结

7、构举例专用输出结构（基本组合输出结构）异步I/O输出结构寄存器输出结构其它输出结构含异或门的寄存器输出结构算术选通反馈结构输出逻辑宏单元OLMC可编程通用阵列逻辑GeneralArrayLogic-GAL在PAL基础上发展而来与阵列可编程、或阵列固定输出功能可以自己定义E2COMS工艺，可多次编程有电子标签，可编程保密位与TTL器件兼容GAL16v8框图GAL通用结构输入缓冲器8个输出缓冲器（三