eda第2章 大规模可编程逻辑器件课件.ppt

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1、第2章大规模可编程逻辑器件2.1可编程逻辑器件概述2.2复杂可编程逻辑器件(CPLD)2.3现场可编程门阵列(FPGA)2.4在系统可编程(ISP)逻辑器件2.5FPGA和CPLD的开发应用选择2.1可编程逻辑器件概述*现在的数字系统由三大“积木块”构成：CPU+RAM+CPLD（FPGA）即微处理器+存储器+可编程逻辑器件2.1.1PLD的发展进程1、20世纪70年代，最早的PLD：PROM—可编程只读存储器（ProgrammableReadOnlyMemory）PLA—ProgrammableLogicArray2、70年代末，AMD公

2、司推出了PAL—ProgrammableArrayLogic。3、80年代初，Lattice公司推出了GAL—GenericArrayLogic。4、80年代中期，Xinlin公司推出了FPGA—FieldProgrammableGateArray（现场可编程门阵列）同时，Alteral公司推出了EPLD—ErasablePLD（可电檫除的PLD）5、80年代末，Lattice公司推出了CPLD:ComplexProgrammableLogicDevice2.1.2PLD的种类及分类方法1．从结构的复杂程度分类一般分为简单PLD和复杂PLD

3、(CPLD)，或分为低密度PLD和高密度PLD(HDPLD)。2．从互连结构上分类确定型：CPLD统计型：FPGA3．从可编程特性上分类一次可编程：重复可编程4．从可编程器件的编程元件上分类熔丝型（fuse）编程器件EPROM（紫外线檫除）编程器件EEPROM（电可檫除）编程器件SRAM（静态存储器）编程器件OTP（onetimeprogrammable）一、阵列交叉点的逻辑表示1、实体连接行线和列线实在的连接.表示此点不可编程2.1.3PLD的表示方法2、可编程连接表示编程前此点的熔丝处于接通状态3、编程后熔丝烧断表示此点为不连接点二、与

4、阵列的PLD表示未编程或熔丝全部保留：编程后实现的与阵列表示熔丝保留三、或阵列的PLD表示未编程或实现f=p1+p2+p3：熔丝全保留实现f=P1+P3的PLD表示四、输入缓冲器和反馈缓冲器单入双出的缓冲器单元，输出0态和1态同极性输出端（高有效输出端）反极性输出端（低有效输出端）五、输出极性可编程的异或门编程前：表示为：电源地编程后熔丝保留，输出高有效，即编程后熔丝烧断，输出低有效，即六、地址可编程的数据选择器（MUX）1、二选一数选器（2:1MUX）编程后，行线和列线相接，则选择D0；行线和列线断开，则选择D1。2、四选一数选器（4:1

5、MUX）A1A0=00，Y=D0；A1A0=01，Y=D1；A1A0=10，Y=D2；A1A0=11，Y=D3。六、可编程的数据分配器数据分配器两输入都可编程的异或门决定信号能否传递决定输出高有效或低有效七、激励方式可编程的时序记忆单元R/L（Register/Latch）R/L=0，为D锁存器；R/L=1，为D触发器。八、双向输入/输出和反馈输入的逻辑表示三态缓冲器有效阵列表示为：带反馈的输出端或阵列与阵列三态缓冲器禁止的双向I/O反馈输入的阵列表示：三态门禁止输入端2.2复杂可编程逻辑器件(CPLD)2.2.1CPLD的基本结构可以把C

6、PLD的基本结构看成由逻辑阵列宏单元和I/O控制模块两部分组成。CPLD是基于乘积项的结构模块基本都是由EEPROM和Flash工艺制造的，一上电就可以工作，无需其他芯片配合。1．逻辑阵列宏单元2.I/O控制模块CPLD中的I/O控制模块，基本上都由输出极性转换电路、触发器和输出三态缓冲器三部分及与它们相关的选择电路所组成。与PAL兼容的CPLD的I/O控制模块结构逻辑宏单元输入/输出口输入口时钟信号输入三态控制可编程与阵列固定或阵列2.2.2Altera公司的器件产品Altera公司的产品在我国有较多的用户，如EP220、EP224、EP

7、6010、EP1810等经典产品应用颇广。主要特点：采用0.5μmCMOSSRAM工艺制造；具有在系统可配置特性；在所有I/O端口中有输入/输出寄存器；3.3V或5.0V工作模式。2.3现场可编程门阵列(FPGA)基于查找表(LookUpTable)的结构模块0000010100000101输入A输入B输入C输入D查找表输出16x1RAM多路选择器2.3.2FPGA的配置模式FPGA的配置模式，即FPGA的下载。由于LUT主要适合SRAM工艺生产，所以目前大部分FPGA都是基于SRAM工艺的，而SRAM工艺的芯片在掉电后信息就会丢失，一定需

8、要外加一片专用配置芯片，在上电的时候，由这个专用配置芯片把数据加载到FPGA中，然后FPGA就可以正常工作，由于配置时间很短，不会影响系统正常工作。2.3.1FPGA器件的结构目