可编程器件introduction

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1、可编程器件应用吴桂兴明德楼3070512-68839307gxwu@ustc.edu.cnCourseMaterial《无线通信FPGA设计》，田耘等著，电子工业出版社LectureNotesCourseInformation课程资源：http://enroll.sse.ustc.edu.cn/sseweb/Login.aspx考试评分(Grading)平时成绩：25%项目成绩：30%期末考试：45%Whatisthisclassallabout??AnintroductiontoXilinxFPGAandXilinxISEdevelopmenttool

2、ApplicationtodigitalcommunicationApplicationtoinformationsecurityApplicationtodigitalsignalprocessing可编程器件基础可编程器件基础从逻辑器件的功能和使用方法看，逻辑器件分为：通用逻辑器件的功能是器件厂制造时定死的，用户只能拿来使用而不能改变其内部功能。通用逻辑器件有门、触发器、多路开关、加法器、寄存器、计数器、译码器等逻辑器件和随机读写存储器件。专用逻辑器件是完全按用户要求设计的VLSI器件。它对用户来讲是优化的，但是设计周期长，设计费用高，通用性低。一般也称为专用

3、集成电路(ASIC)，但是它也向通用方向发展。可编程器件基础由于通用逻辑器件和专用逻辑器件的使用范围有限，20世纪70年代以后陆续出现了用户可在现场更改其内容(功能)的可编程逻辑器件，如EPROM，FPLA，PAL，GAL，FPGA等一类可编程逻辑器件，通称为PLD器件。它们规整通用，适合采用高集成度技术，因此，在数字系统中得到了迅速的应用。可以统一通过软件配置与编程来完成特定的功能，可以重复擦写。可编程器件基础低密度的PLD器件的基本框图如图所示，它由输入缓冲、与阵列、或阵列、输出缓冲等四部分功能电路组成。根据与门阵列、或门阵列和输出结构的不同，低密度的PLD可

4、分为四种基本类型：PROM，FPLA，PAL，GAL。数输输数与或据入出..据{阵阵}输..缓缓.输.列列入冲冲出PLD的基本框图可编程器件基础一．PLD的基本结构组成功能输入功能输入缓冲器产生输入变量的原变量和反变量与阵列与门阵列产生输入变量的与项(乘积项)或阵列或门阵列将与阵列输出的乘积项有选择的进行或运算,形成与或式,实现函数输出功能三态门产生输出信号,提供反馈信号寄存器可编程器件基础二．PLD的有关逻辑约定1．连接硬线连接接通连接断开连接.可编程器件基础二．PLD的有关逻辑约定2．缓冲器AB=A输{输入{出＿C=A可编程器件基础二．PLD的有关逻辑约定3．与门

5、传统表示法PLD的表示法ABCABDDC表达式为:D=ABC可编程器件基础二．PLD的有关逻辑约定4．或门ABC表达式为:...DD=A+B+C可编程器件基础__AABBD表达式为：简化__表__示AABBD=AABB=0D可编程器件基础ABO1O2OO3可编程器件的发展可编程器件的发展70年代初期的PLD主要是可编程只读存储器(PROM)和可编程逻辑阵列(PLA)。在PROM中，与门阵列是固定的，或门阵列是可编程的；器件采用熔断丝工艺，一次性编程使用。70年代末期的PLD出现了可编程阵列逻辑(PAL)器件。在PAL器件中与门阵列是可编程的，或门阵列是固定连接的，它有

6、多种输出和反馈结构，为数字逻辑设计带来了一定的灵活性。但PAL仍采用熔断丝工艺，一次性编程使用。可编程器件的发展80年代中期的PLD通用阵列逻辑(GAL)器件问世，并取代了PAL。GAL器件是在PAL器件基础上发展起来的新一代器件。和PAL一样，它的与门阵列是可编程的，或门阵列是固定的。但由于采用了高速电可擦CMOS工艺，可以反复擦除和改写，很适宜于样机的研制。80年代后期,90年代的PLD80年代后期问世的现场可编程门阵列器件，FPGA属于较高密度的PLD器件。现场可编程门阵列器件的基本结构有两类：一类是在PAL基础上加以改进和扩展形成的；另一类是逻辑单元，逻辑单元

7、之间是互联阵列。这些资源可由用户编程。可编程器件的发展21世纪的PLD该阶段出现了SOC和SOPC技术，是PLD和ASIC技术融合的结果，涵盖了实时化数字信号处理技术、高速数据收发器、复杂计算以及嵌入式系统设计的全部内容。PLD的分类及特点PROM----可编程存储器PLA----可编程逻辑阵列PPAL----可编程阵列逻辑LGAL----通用可编程阵列逻辑DCPLD----复杂可编程逻辑器件FPGA----现场可编程门阵列ispLSI----在系统可编程大规模集成电路PLD的分类及特点只读存储器(ROM)有掩模式ROM，PROM，EPROM，E2P