pld简介及设计流程

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1、PLD简介及设计流程一、PLD简介PLD(ProgrammableLogicDevice，缩写为PLD)种类繁多，国际著名的PLD生产厂家有ALTERA、XILINX、Lattice及AMD等。各厂家还有多种不同型号，不同厂商生产的PLD器件结构差别也较大。但是，由于PLD的设计并不需要了解过多的PLD的内部结构，对于有数字电路基础的PLD初学者，甚至可以不需要了解PLD结构就可以进行初步设计。因此，高密度可编程逻辑器件近年来发展很快，目前已有集成度高达300万门以上、系统频率为100MHz以上的密度可编程逻

2、辑器件(HDPLD)供用户使用。高密度可编程逻辑器件的使用，使得现代数字系统的设计方法和设计过程发生了很大的变化，现在一个数字系统已经可以装配在一块芯片上，即所谓的片上系统(SystemOnChip，简称SOC)、这样制成的设备体积小、重量轻、可靠性高、成本低，维修也更加方便。FPGA（FieldProgrammableGatesArray，现场可编程门阵列）与CPLD（ComplexProgrammableLogicDevice，复杂可编程逻辑器件）都是一种用户可编程逻辑器件（统称为PLD），它们是在PAL

3、、GAL等逻辑器件的基础上发展起来的。同以往的PAL和GAL相比，FPGA/CPLD规模比较大，适合于时序、组合逻辑电路应用场合，它以其编程方便、集成度高、开发周期短、速度快、价格合理等特点越来越受到广大电子设计人员的青睐。FPGA与CPLD的区别主要是其结构特点和工作原理，通常的分类方法是：l将基于乘积项可编程结构（即可编程的与阵列和固定的或阵列结构）的器件称为CPLD，如Lattice的ispLSI系列、Xilinx的XC9500系列、Altera的MAX系列等。l将基于SRAM查表法结构方式的器件称为F

4、PGA，如Xilinx的SPARTAN系列、Altera的Stratix、ACEX、APEX和FLEX系列等。随着百万门级的FPGA的推出，单片系统成为可能，Altera提出的概念为SOPC（SystemonProgrammableChip），即可编程片上系统，将一个完整的系统计成在一个可编程逻辑器件中。为了支持SOPC的实现，方便用户开发与应用，Altera提供了众多性能优良的宏功能模块、IP（IntellectualProperty，即知识产权）核以及系统集成等完整的解决方案。这些宏功能模块和IP核都经过

5、了严格的测试，使用这些模块可以大大减小设计风险，缩短开发周期。Altera能够提供的宏功能模块和IP核包括了数字信号处理（如FIR、FFT及乘法器等）、图像处理（如旋转、压缩和过滤等）、通信（如信道解码、Viterbi编解码和Turbo编解码等）、接口（如PCI、USB和CAN等总线接口）、处理器及外围功能模块（如Nios嵌入式处理器、微控制器、CPU核、UART和中断控制器等）。由于PLD的发展和广泛应用，以及半导体技术、集成技术和计算机技术的发展，电子系统的设计方法和设计手段发生了很大的变化，特别是电子设

6、计自动化EDA（ElectricalDesignAutomation）技术的发展和普及给电子系统设计带来了革命性的变化。传统的“固定功能集成块＋连线”的设计方法逐步地退出历史舞台，而基于芯片（可编程逻辑芯片）地设计方法正在成为现代电子系统设计的主流。只要拥有一台计算机、一套相应的EDA软件和一片可编程逻辑器件，在实验室就可以完成数字系统的设计和实现。二、PLD设计流程明确系统功能确定总体方案子系统具体实现系统仿真实现图A1.1Top－Down设计现代的数字系统设计普遍使用自顶向下(Top—Down)的设计方法

7、，这里的“顶”就是指系统的功能；“向下”就是指将系统由大到小、由粗到精进行分解，直至可用基本模块实现。自顶向下设计方法的一般过程大致上可以分为四步，如图A1.1所示。明确系统功能：对要设计的系统的任务、要求、原理以及使用环境等进行充分调研，进而明确设计目标、确定系统功能，是一件至关重要的事。因为只有把它做好了，后面的设计工作才有意义，才有效率。俗话说，磨刀不误砍柴工，就是这个道理。确定总体方案：明确了设计目标、确定系统功能之后，接下来要做的工作就是根据系统功能确定出系统设计的总体方案。采用什么原理和方法来实现

8、预定功能，是这一步中必须认真考虑的事。因为同一功能的系统有多种工作原理和实现方法可供选择，方案的优劣直接关系到所设计的整个数字系统的质量，所以必须周密思考、反复比较和慎重选择。总的原则是，所选择的方案既要能满足系统的要求，又要具有较高的性能价格比。可以毫不夸张地说，这一步是整个设计工作中最为困难也最体现设计者创造性的一个环节。系统具体实现：系统方案确定以后．再从结构上对系统进行逻辑划分，导出系统的结