EDA技术第二讲ppt课件.ppt

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1、第二章　可编程逻辑器件《EDA技术》第二讲电气与电子工程学院李文娟1主要内容§2.1可编程逻辑器件概述§2.3CPLD的结构与可编程原理§2.4FPGA的结构与可编程原理§2.2低密度PLD可编程原理§2.5FPGA/CPLD测试技术§2.7可编程逻辑器件应用选择原则§2.6可编程逻辑器件的编程与配置2§2.1可编程逻辑器件概述PLD——ProgrammableLogicDevicesPLD——是大规模集成电路技术发展产物PLD——是一种半定制的集成电路PLD——结合计算机软件技术（EDA技术）可以快速、方便地构建数字系统3两类数字电路组合电路——在逻辑上输出总是当前输入状态的函数时序

2、电路——其输出是当前系统状态与当前输入状态的函数，它含有存储元件§2.1可编程逻辑器件概述（续1）组合电路时序电路4任何组合电路（需要提供输入信号的非信号）可以由与门－非门二级电路实现任何时序电路都可由组合电路加上存储元件（即锁存器、触发器、RAM）构成§2.1可编程逻辑器件概述（续2）5§2.1可编程逻辑器件概述（续3）乘积项逻辑可编程结构查找表可编程门阵列输入缓冲求反与阵列或阵列输出结构互补输入与项或项输出变量输入变量图2－1原理结构图6§2.1可编程逻辑器件概述（续4）一、可编程逻辑器件的发展历程（1）现代电子产品——复杂、体积大、功耗大、可靠性差，用ASIC芯片进行设计ASIC

3、芯片设计——开发费用高，周期长，性价比低，产品市场竞争力差，降低产品生命周期可编程逻辑器件——有一定连线的结构和已封装好的全功能的标准电路，可由用户根据需要自行完成编程设计，可进行硬件仿真，通过编程、“烧制”改变PLD内部电路的结构、逻辑关系或连线，从而实现了用户既是使用者又是设计者、制造者7§2.1可编程逻辑器件概述（续5）一、可编程逻辑器件的发展历程（2）20世纪70年代—熔丝编程的PROM和PLA器件PROM（ProgrammableReadOnlyMemory)PLA(ProgrammableLogicArray)20世纪70年代末—AMD公司推出PAL器件（Programma

4、bleArrayLogic）(改进的PLA)20世纪80年代初—Lattice公司发明GAL（GenericArrayLogic）（电可擦写、灵活）8§2.1可编程逻辑器件概述（续6）一、可编程逻辑器件的发展历程（3）20世纪80年代中—Xilinx公司提出现场可编程概念，生产了第一片FPGA;Altera公司推出EPLD（ErasablePLD)（更高的集成度、紫外线或电可擦除）20世纪80年代末—Lattice公司提出在系统可编程技术，并推出一系列CPLD器件20世纪90年代后—可编程逻辑集成电路技术飞速发展;可用逻辑门数超过百万门;出现了内嵌复杂功能模块（如加法器、乘法器等）的S

5、oPC9§2.1可编程逻辑器件概述（续7）一、可编程逻辑器件的发展历程（4）复杂可编程逻辑器件CPLD--ComplexProgrammableLogicDevice现场可编程门阵列FPGA--FieldProgrammableGateArray1070年代80年代90年代PROM和PLA器件改进的PLA器件GAL器件FPGA器件EPLD器件CPLD器件内嵌复杂功能模块的SoPC一、可编程逻辑器件的发展历程（5）§2.1可编程逻辑器件概述（续8）图2－2器件发展历程图表11§2.1可编程逻辑器件概述（续9）二、可编程逻辑器件的分类（1）按集成度来区分——简单PLD和复杂PLD（500门

6、）（以GAL22V10为对比）（见图2－3）从结构上来区分——乘积项结构器件和查找表结构器件（查找表—可编程门—阵列）从编程工艺上划分———熔丝型、反熔丝型、EPROM型、EEPROM型、SRAM型和Flash型12图2-3按集成度(PLD)分类§2.1可编程逻辑器件概述（续10）二、可编程逻辑器件的分类（2）13§2.1可编程逻辑器件概述（续11）二、可编程逻辑器件的分类（3）熔丝(Fuse)型—根据设计的熔丝图文件来烧断对应的熔丝（PROM）（OTP－OneTimeProgramming）反熔丝(Antifuse)型—在编程处通过击穿漏层使得两点之间获得导通。与熔丝烧断获得开路正好

7、相反。某些FPGA（Actel的FPGA）（一次性可编程OTP)EPROM型——紫外线擦除电PLD（较高的编程电压）（石英窗口）EEPROM型——电可擦写编程器件（大部分CPLD和GAL）SRAM型——SRAM查找表结构的器件（上电后需再次配置）Flash型——Actel公司为解决反熔丝器件的只能一次性编程的不足，推出了采用Flash工艺的FPGA14§2.1可编程逻辑器件概述（续12）三、PLD相对于MCU的优势MCU面临的难题运行速度（通过