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1、第16卷第2期山 东 工 程 学 院 学 报Vol.16.No.22002年6月JournalofShandongInstituteofTechnologyJun.,2002 文章编号:100721857(2002)0120038204可编程逻辑器件及其在DSP系统中的应用朱永强,王辉林,仪垂杰(山东理工大学,山东淄博255091)摘要:介绍了PLD(可编程逻辑器件)的技术特点,并针对当前DSP系统中串并转换器选择调试困难的特点,提出利用PLD开发DSP系统中高速串行到高速并行的数据转换传输技术,以简化电路及程序编制.使设计透明化,简易化,并结
2、合实例,给出了新型串并转换器的原理图、时序图和设计要点.关键词:PLD;高速串并转换;EPM7128中图分类号:TP33211 文献标识码:A集成电路通常是标准、小规模、中规模和大规模的器件,这些器件的逻辑功能,出厂时已经由厂商设计好,用户只能根据厂家所提供的功能及管脚,自行设计所需要的电路.这些器件具有通用性,但对解决一个具体问题而言,用户往往要对其进行补充开发,并避其多余功能.商品器件管脚的排布是固定的,这样在设计PCB(PrintedCircuitBoard,印刷电路板)时,对搭接电路带来了不便,所以人们更愿意自行设计专用集成电路(ASI
3、C)芯片.在实验室里,以较短的设计周期,设计出合适的ASIC芯片,尽快投入使用,是研发人员渴求的.因而,近年出现了现场可编程逻辑器件(FPLD),PLD内部具有大量组成数字电路的最小单元———门电路,这些门电路不是以往的组态,输入/输出脚的连接可自己设置,可通过编程的方法对其定义和设计,给用户带来了极大的方便.1 可编程逻辑器件PLD可编程逻辑器件PLD(ProgrammableLogicDevice)是80年代的集成电路成果.用户通过对PLD编程,实现所需要的逻辑功能.目前应用最广泛的可编程逻辑器件当属现场可编程门阵列(FPGA)和复杂可编程逻
4、辑器件(CPLD).FPGA和CPLD芯片都是特殊的ASIC芯片,除了具有ASIC的特点以外,还具有以下特点:(1)高功能集成度.PLD器件较中、小规模集成芯片具有高的功能集成度.一般,一片PLD器件可替代4～20片中、小规模集成芯片,更大规模的PLD(如CPLD、FPGA)一般采用最新的集成电路生产工艺,可达到极大的规模,这些器件的出现不但极大地降低了电子产品的成本,而且减小了芯片的体积.(2)加快了设计速度.由于PLD器件集成度的提高,减小了电子产品设计中的布线时间及器件的安装时间;另一方面,PLD器件的设计是利用计算机进行辅助设计,通过计算
5、机辅助设计软件对设计的电路进行仿真和模拟,减少了传统设计中的调试时间.另外,PLD器件是可擦除和可编程的,设计中修改方便.(3)高性能.PLD器件的产品采用了先进生产工艺,PLD器件的性能优于一般通用的器件,速度比通用器件速度高一到两个数量级,由于器件数量的减少,降低了电路的总功耗.(4)高可靠性.随器件数量的增加,系统的可靠性将会下降.PLD器件减少了器件的数量,也使PCB布线减少,因此降低了器件之间交叉干扰和收稿日期:2002202227作者简介:朱永强(19752),男,山东莱州市人,山东理工大学机械学院在读硕士,从事机电一体化方面的研究1
6、©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.第2期 朱永强等:可编程逻辑器件及其在DSP系统中的应用39可能产生的噪声源,使系统运行可靠性提高.(5)成本低.PLD器件的上述优点使电子产品或系统在设计、安装、调试、维护、生产库存等方面的成本下降,提高了产品的竞争力.2CPLD在DSP系统中的应用DSP(DigitalSignalProcessing,数字信号处理)系统设计中,为了便于系统的数据处理,减少软件的干预,节省软件用量,提高速度,经常需要
7、将高速串行通讯转换为并行通讯,这时如果采用专用集成芯片(ASIC),往往存在以下缺点:(1)电路集成度不高,焊点多,可靠性低.特别对于高频信号,容易出现噪声电平干扰.(2)专用芯片的专用性,不是造成资源浪费,就是功能欠缺.很难与其它电路集成在一起,不容易模块化.(3)DSP系统时常要根据设计要求或变动调整电路,这对于已设计好的电路板,无疑带来了困难.(4)在设计阶段难以测试其性能,例如延时性,毛刺特点等.为了克服上述问题,本研究采用了ALTERA公司的PLCC封装的可编程器件(CPLD:7128SLC84-15).该芯片具有如下性能.(1)门单元
8、为2500门.(2)逻辑宏单元为128个.图1EPM7128SLC84-15引脚分布(3)I/O引脚为84.Fig.1Pindistri
