第一章概述fpga课件

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1、CPLD/FPGA应用开发技术信息工程学院电子系韩建峰1课程开设背景电子技术的发展趋势设计需求：电子系统越来越庞大生产技术的发展：电子管→晶体管→SSI→MSI→LSI→VLSI→ULSI，芯片呈现集成度提高、价格降低的趋势。85年，1千门/片→90年，1万门/片→95年，10万门/片→2000年,100万/片电子设计技术的发展：EDA工具的出现和发展，没有EDA工具已经无法完成超大规模集成电路的设计，先进的EDA工具已成为进行电子系统设计的前提。择业结论：EDA工具已成为电子工程师必备的知识之一。2授课内容及考核方式授课内容EDA技术概况可编程逻辑器件CPLD/FPGA硬

2、件描述语言VHDL基础MAX+PLUSⅡ软件的使用数字逻辑电路的设计考核方式试卷成绩(70%)、平时成绩(10%)、实验成绩(20%)。3参考教材《EDA技术与CPLD/FPGA开发应用简明教程》刘爱荣等清华大学出版社.2007年≪VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计≫侯伯亨等西安电子科技大学出版社≪EDA技术及应用≫朱正伟等清华大学出版社≪可编程逻辑器件原理、开发与应用≫赵曙光等西安电子科技大学出版社≪数字系统设计与VerilogHDL≫王金明　等电子工业出版社出版http://www.altera.com.cn/4第一章绪论1.1EDA技术的含义1.2EDA技术发展历

3、程1.3EDA技术的主要内容1.4EDA软件系统的构成1.5EDA工程设计流程1.6数字系统的设计方法5教学目标了解EDA技术的含义了解EDA技术发展历程理解和掌握EDA技术的主要内容理解和掌握EDA技术的工程设计流程理解数字系统的设计方法6*1.1EDA技术的含义EDA（ElectronicsDesignAutomation）是以计算机为工作平台、以硬件描述语言为设计语言、以可编程器件(CPLD／FPGA)为实验载体、以ASIC／SOC芯片为目标器件、进行必要的元件建模和系统仿真的电子产品自动化设计过程。7利用EDA技术进行电子系统的设计具有以下几个特点：①用软件的方式设

4、计硬件；②用软件方式设计的系统到硬件系统的转换是由有关的开发软件自动完成的；③设计过程中可用有关软件进行各种仿真；④系统可现场编程，在线升级；⑤整个系统可集成在一个芯片上，体积小、功耗低、可靠性高。81.2EDA技术的发展过程：计算机辅助设计(CAD)阶段：70年代，手工操作→用计算机进行IC版图设计，PCB的布局布线。计算机辅助工程(CAE)阶段：80年代，将原理图输入、逻辑仿真、自动布局布线、PCB后分析集成在一个软件中，通过这些软件完成产品开发的设计、分析、生产、测试等各项工作。电子系统设计自动化(EDA)阶段：以硬件描述语言、系统级仿真、逻辑综合技为特征；提高了系统

5、设计的效率，缩短产品研制周期；努力消除各种软件界面的差别；扩展操作平台。9EDA与CAD:设计工具从CAD技术发展到EDA技术，其辅助职能并未发生本质变化，EDA刻画了CAD技术的最高理想境界。EDA工具完成的主要工作（广义EDA）PCB设计：Protel软件电子电路设计：EWB(MULTISIM)软件IC设计：AlteraMAX+PLUSⅡ软件101.3EDA重点学习内容：一、大规模可编程逻辑器件：利用EDA技术进行电子系统设计的载体二、硬件描述语言：利用EDA技术进行电子统设计的主要表达手段三、软件开发工具：利用EDA技术进行电子统设计的智能化的自动设计工具,四、实验开

6、发系统：利用EDA技术进行电子系统设计的下载工具及硬件验证工具。111.3.1大规模可编程逻辑器件定义：可由用户进行编程实现所需逻辑功能的数字集成电路，利用PLD内部的逻辑可以实现任何布尔表达式和寄存器函数。PAL/GAL：简单、低密度的可编阵列逻辑/通用阵列逻辑FPGA/CPLD：现场可编程门阵列/复杂的可编程逻辑器件12结构：FPGA在结构上主要分为三个部分:即可编程逻辑单元，可编程输入/输出单元和可编程连线三个部分。CPLD在结构上主要包括三个部分：即可编程逻辑宏单元，可编程输入/输出单元和可编程内部连线。优点：高集成度、高速度、高可靠性131.3.2.硬件描述语言(

7、HDL)常用的硬件描述语言有VHDL、Verilog、ABEL。VHDL：作为IEEE的工业标准硬件描述语言，在电子工程领域，已成为事实上的通用硬件描述语言。Verilog：支持的EDA工具较多，适用于RTL级和门电路级的描述，其综合过程较VHDL稍简单，但其在高级描述方面不如VHDL。ABEL：14VHDL（Very-High-SpeedIntegratedCircuitHardwareDescriptionLanguage）VHDL初衷：复杂电子器件的开发、交流、归档，超高速器件和电子系统的研制，但逐渐发展出设