eda 第二章 fpga-cpld器件new

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1、可编程逻辑器件与EDA华东师范大学通信系09级主讲：李外云博士wyli@ee.ecnu.edu.cn第二章FPGA/CPLD器件内容2.1PLD的分类22PLD2.2PLD的基本原理与结构2.3低密度PLD的原理与结构2.4CPLD的原理与结构2.5FPGA的原理与结构26FPGA/CPLD2.6FPGA/CPLD的编程元件2.7边界扫描测试技术2.8FPGA/CPLD的配置2.9FPGA/CPLD器件概述2.1PLD的分类--发展历程熔丝编程的AMD公司PROM和推出PALGAL器件PLA器件器件内嵌复杂FPGA器件功能模块CPL

2、D器件EPLD器件的SoPC2.1PLD的分类--PLD的发展◆1985年，美国Xilinx公司推出了现场可编程门阵列（FPGA，FieldProgrammableGateArray）◆CPLD（ComplexProgrammableLogicDevice），即复杂可编程逻辑器件，是从EPLD改进而来的。2.1PLD的分类—按PLD集成度可编程逻辑器件（PLD）简单PLD复杂PLDPROMPLAPALGALCPLDFPGA一般将GAL22V10（500门~750门）作为简单PLD和高密度PLD的分水岭2.1PLD的分类--SPLD器

3、件的区别2.1PLD的分类--编程特点PLD器件按照可以编程的次数可以分为两类：(1)一次性编程器件（OTP，OneTimeProgrammable）(2)可多次编程器件OTP类器件的特点是：只允许对器件编程一次，不能修改，而可多次编程器件则允许对器件多次编程，适合于在科研开发中使用。2.1PLD的分类--编程元件和编程工艺(1)熔丝（Fuse）(2)反熔丝（Antifuse）编程元件非易失性(3)紫外线擦除、电可编程，如EPROM。器件(4)电擦除、电可编程方式，(EEPROM、快闪存储器（FlashMemory）），如多数CPL

4、D(5)静态存储器（SRAM）结构，如多数FPGA易失性器件2.1PLD的分类--内部结构特点©基于乘积项（Product-Term）结构的PLD器件(1)与或阵列(2)EEPROM和Flash工艺(3)配置数据掉电不丢失(4)低密度，器件容量多小于5000门的规模2.1PLD的分类--内部结构特点(续）©基于查找表（Look-UpTable,LUT）结构的PLD器件(1)物理结果基于静态存储器SRAM和数据选择器MUX(2)SRAM工艺(3)配置数据掉电丢失，需外挂非易失的配置器件(4)高密度，器件容量多大于百万门的规模；逻辑功能

5、强，可实现大规模的数字系统设计和复杂的算法运算2.2PLD的基本原理与结构PLD器件的原理结构图2.2PLD的基本原理与结构--数字逻辑符号两种不同版本的国际标准逻辑门符号对照表2.2PLD的基本原理与结构--PLD电路符号2.3简单PLD的原理与结构--PROM2.3简单PLD的原理与结构--PROMPROM逻辑阵列示意图F0=A0A1+A0A1F1=A1A02.3简单PLD的原理与结构--PLAPLA逻辑阵列示意图2.3简单PLD的原理与结构--PLA2.3简单PLD的原理与结构--PALPAL结构PAL的常用表示2.3简单PL

6、D的原理与结构--PALPAL16V8部分结构图2.3简单PLD的原理与结构--GALGAL22V10的结构（局部）2.3简单PLD的原理与结构--GAL（1）寄存器模式2.3简单PLD的原理与结构--GAL（2）复合模式2.2简单PLD结构原理2.3简单PLD的原理与结构--GAL（3）简单模式2.2简单PLD结构原理2.4简单PLD的原理与结构–CPLD（1/6）2.4简单PLD的原理与结构–CPLD（2/6）1、逻辑阵列块LAB2.4简单PLD的原理与结构–CPLD（3/6）2.宏单元（1）全局时钟信号。（2）全局时钟信号由高

7、电平有效的时钟信号使能。（3）用乘积项实现一个阵列时钟。2.4简单PLD的原理与结构–CPLD（4/6）3.扩展乘积项2.3CPLD的结构原理2.4简单PLD的原理与结构–CPLD（5/6）4.可编程连线阵列PIA2.4简单PLD的原理与结构–CPLD（6/6）5.I/O控制块2.5FPGA的原理与结构--查找表结构4输入LUT及内部结构图2.5FPGA的原理与结构--LE结构2.5FPGA的原理与结构—LE普通模式2.5FPGA的原理与结构—LE动态算术模式2.5FPGA的原理与结构--LAB结构2.5FPGA的原理与结构—LAB

8、互连2.5FPGA的原理与结构—LAB控制信号2.5FPGA的原理与结构--时钟控制2.6FPGA/CPLD的编程元件1．熔丝(Fuse)型器件2．反熔丝(Anti-fuse)型器件3．EPROM型，紫外线擦除电可编程4．EEPROM