嵌入式系统的硬件基础课件.ppt

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1、嵌入式系统的硬件基础(2)景栋08.8.21硬件描述语言ＦＰＧＡ和ＣＰＬＤ各自的特点ＣＰＬＤ更适合完成各种算法和组合逻辑,ＦＰＧＡ更适合于完成时序逻辑。在编程上ＦＰＧＡ比ＣＰＬＤ具有更大的灵活性。ＣＰＬＤ通过修改具有固定内连电路的逻辑功能来编程,ＦＰＧＡ主要通过改变内部连线的布线来编程ＣＰＬＤ的速度比ＦＰＧＡ快,并且具有较大的时间可预测性。ＣＰＬＤ保密性好,ＦＰＧＡ保密性差。一般情况下,ＣＰＬＤ的功耗要比ＦＰＧＡ大,且集成度越高越明显。在编程方式上,ＣＰＬＤ主要是基于Ｅ2ＰＲＯＭ或ＦＬＡＳＨ存储器编程,编程次数可达1万次,优点是系统断电时编程信息也不丢失。ＦＰＧＡ大部分

2、是基于ＳＲＡＭ编程,编程信息在系统断电时丢失,每次上电时,需从器件外部将编程数据重新写入ＳＲＡＭ中。其优点是可以编程任意次,可在工作中快速编程,从而实现板级和系统级的动态配置。可编程逻辑器件的开发环境ispEXPERT开发系统是Lattice公司推出的一套完整的EDA软件，设计输入可以采用原理图、硬件语言描述、混合输入三种方式。能对所设计的数字电子系统进行功能仿真和时序仿真。Foundation开发系统是Xilinx公司推出的完整的可编程设计软件。此集成化设计环境可以在其功能强大而易于使用的界面下，完成这个设计流程，包括设计输入、逻辑综合与优化、仿真及实现。MAX+PL

3、USⅡ开发系统（QuartusII）是由Altera公司提供的软件，该软件提供了一种与结构无关的设计环境，它使设计者方便的进行设计输入、快速处理和器件编程。可编程逻辑器件的设计流程可编程逻辑器件的设计流程一般可分为设计输入、设计实现、设计仿真、下载编程四个基本步骤。设计输入●原理图●硬件描述语言设计实现●优化、合并●映射●布局、布线下载编程功能仿真时序仿真器件测试硬件描述语言VHDLVHDL主要用于描述数字系统的结构，行为，功能和接口。除了含有许多具有硬件特征的语句外，VHDL的语言形式和描述风格与句法是十分类似于一般的计算机高级语言。VerilogHDLVerilog

4、HDL就是在用用最广泛的C语言的基础上发展起来的一种件描述语言。VerilogHDL的最大特点就是易学易用，如果有C语言的编程经验，可以在一个较短的时间内很快的学习和掌握。硬件描述语言一个简单的VerilogHDL的例子：(12位寄存器）//VerilogExample//User-DefinedMacrofunctionmodulereg12(d,clk,q);`definesize11input[`size:0]d;inputclk;output[`size:0]q;reg[`size:0]q;always@(posedgeclk)q=d;

5、endmodule一个简单的VHDL的例子：(12位寄存器）---VHDLExample---User-DefinedMacrofunctionENTITYreg12IS         PORT(       d:INBIT_VECTOR(11DOWNTO0);             clk             :INBIT;          q :OUTBIT_VECTOR(11DOWNTO0));ENDreg12;ARCHITECTUREaOFreg12ISBEGIN         PROCESS         BEGIN  

6、           WAITUNTILclk='1';             q<=d;         ENDPROCESS;ENDa;硬件描述语言VHDL和VerilogHDL的比较1.VerilogHDL在行为级抽象方面比VHDL略差一些，而在门级描述方面比VHDL强一些。2.VerilogHDL较为适合算法级、寄存器传输级、逻辑级、门级设计。而对于特大系统的设计，则VHDL更为合适。3.VerilogHDL在C语言的基础上发展起来的一种件描述语言，掌握比较容易。而VHDL掌握比较困难。AD转换器DA转换器键盘接口概述接口电路是一种连接模拟电路和数字电路

7、的信号变换电路，因为模拟电路和数字电路处理的信号类型不同，必须经过接口电路才能将模拟、数字这两大电路联系在一起。概述传感器放大器A/D转换数字电路D/A转换功率放大器低通滤波低通滤波低通滤波放大器放大器传感器传感器模拟控制多路开关现场信号1现场信号2现场信号3微机与控制系统的接口框图概述为了保证数据处理结果的准确性，AD转换器和DA转换器必须有足够的转换精度。同时，为了适应快速过程的控制和检测的需要，AD转换器和DA转换器还必须有足够快的转换速度。因此，转换精度和转换速度乃是衡量AD转换器和DA转换器性能优劣的主要标志。AD转换器AD转换