可编程 基础教程第2章.ppt

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1、第2章可编程逻器件的设计主要内容◆2.1可编程逻辑器件的设计流程◆2.2在系统可编程技术◆2.3边界扫描技术◆2.4Altera器件的编程与配置可编程ASIC器件原理与应用2.1可编程逻辑器件的设计流程1、基本介绍可编程逻辑器件的设计是指利用开发软件和编程工具对器件进行开发的过程。2、设计准备包括方案论证、系统设计和器件选择等工作。目前常用自顶向下的层次化、模块化设计。自顶向下首先从系统设计入手，在顶层进行功能划分和结构设计，并在系统级采用仿真手段验证设计的正确性，然后再逐级设计低层次的结构，有利于早期发现结构设计中的错误，提高设计效

2、率。层次化设计支持模块化，多个低层模块可同时设计，设计的模块可重复利用。2.1可编程逻辑器件的设计流程3、设计输入：设计输入是指设计者将设计内容以开发环境可认知的表达形式进行表述，并输入相应EDA工具的过程。有多种输入方式：原理图输入方式，硬件描述语言输入方式，波形输入方式。2.1可编程逻辑器件的设计流程原理图输入：适用于对系统各部分电路很熟悉的情况，或系统对时间特性要求较高的场合；当系统复杂时，效率较低；直观，易于实现仿真，便于信号的观察和电路的调整。2.1可编程逻辑器件的设计流程硬件描述语言输入：用文本方式描述设计，分为普通硬件描

3、述语言和行为描述语言。普通描述语言有ABEL-HDL、CUPL等，支持逻辑方程、真值表、状态机等逻辑表达方式。行为描述语言是目前常用的高层硬件描述语言，有许多优点：语言与工艺无关，公开，具有很强的逻辑描述和仿真功能，输入效率高，便于在不同的设计库之间转换。波形图输入：广泛应用于仿真测试过程当中。适用于时序逻辑和有重复性的逻辑函数。2.1可编程逻辑器件的设计流程4、设计处理：语法检查和设计规则检查逻辑优化和综合适配和分割布局和布线生成编程数据文件2.1可编程逻辑器件的设计流程语法检查和设计规则检查：2.1可编程逻辑器件的设计流程逻辑优化

4、和综合：逻辑优化：对表述逻辑进行器件基础上的化简和调整。综合：层次平面化、模块合并化。适配和分割(映射)在器件基础上对设计与器件间建立关联。布局和布线设计在器件中的具体实现过程。生成编程数据文件不同的器件对应有不同的数据文件格式。2.1可编程逻辑器件的设计流程主要指设计过程中的一系列仿真和测试。通常在整个EDA流程中有两种仿真过程：功能仿真和时序仿真。功能仿真：在设计输入完成之后，选择具体器件进行编译之前的逻辑功能验证，又称前仿真。时序仿真：在选择了具体器件并完成布局、布线之后的时序关系仿真，又称后仿真或延时仿真。5、设计校验：2.1

5、可编程逻辑器件的设计流程6、器件编程2.1可编程逻辑器件的设计流程将编程数据放到具体的可编程逻辑器件中。不同的器件其编程过程不同：CPLD称为下载，FPGA称为配置。常见的编程形式有：专用编程器，通过附加的存储器，通过下载电缆直接编程器件。常见的编程工艺：EEPROM/FLASH，SRAM，熔丝/反熔丝。2.2在系统可编程技术1、在系统可编程的简介：ISP技术于20世纪80年代末由Lattice公司推出。在系统可编程技术(In-SystemProgrammable)是指在整个设计和制造环节中，可以对器件、电路板或整个电子系统的备逻辑功

6、能随时进行修改或重构的能力。通常把具备ISP能力的PLD称为ISP-PLD。ISP-PLD不需要编程器，直接在目标系统或PCB上进行编程，有利于提高系统可靠性，便于调试和维修。2.2在系统可编程技术未编程前先焊接安装系统内编程--ISP在系统现场重编程修改2、ISP的基本原理：2.2在系统可编程技术3、在系统编程方法：非易失性元件的E2COMS结构或快闪存储单元结构的可编程逻辑器件——静态重构。易失性元件SRAM结构的FPGA器件——动态重构。2.2在系统可编程技术利用计算机接口和下载电缆对器件编程2.2在系统可编程技术利用单片机或微

7、处理器对器件编程2.2在系统可编程技术多芯片ISP编程2.2在系统可编程技术4、在系统编程技术的优越性利用ISP技术可以完全摆脱编程器，并且解决传统可编程器件难以解决的问题。ISP技术开始了期间编程一个新的时代，对系统的设计、制造、测试和维护也产生了重大的影响。为今后的系统的重构提供了新思路。2.2在系统可编程技术1、边界扫描测试的产生对PLD性能和设计符合度的测试过程也是PLD应用领域中的重要组成部分。随着器件规模的不断加大和生产工艺的不断提高，传统的测试方法已无法满足实际要求。20世纪80年代，联合测试行动组织JTAG提出边界扫描

8、测试技术BST，也称为JTAG-BST。并制定出相关标准IEEE1149.1-1990。近年来，边界扫描测试技术在IC设计，包括PLD设计中得到了广泛支持和不断发展。2.3边界扫描技术2、边界扫描测试原理2.3边界扫描技