《FPGA原理及应用》PPT课件

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1、FPGA原理及应用孟庆斌nkbhec@126.com2010年9月IC:是半导体元件产品的统称,包括:集成电路、三极管、特殊电子元件。ASIC：专用IC。是指为特定的用户、某种专门或特别的用途而设计的芯片组。SOC:片上系统。随IC设计与工艺的提高，使原先由许多IC组成的电子系统可集成到一个芯片上，构成SOC。名词解释EDA：电子设计自动化。EDA技术就是以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上，用硬件描述语言HDL完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻

2、辑映射和编程下载等工作。SOPC:可编程的片上系统。是Altera公司提出来的一种灵活、高效的SOC解决方案。也可认为是基于FPGA解决方案的SOC。《FPGA原理及应用》课程介绍什么是FPGA？FPGA是现场可编程门阵列（FieldProgramableGateArray），是一种主流的大规模可编程逻辑器件。PLD即可编程逻辑器件（ProgramableLogicDevice），是一种能够用编程的方法设计内部硬件电路结构的集成电子器件。FPGA有什么应用？通信系统：DDS信号产生、信源编解码、信道编解码、数字调制解调、通信协议解析；信

3、号处理：快速傅里叶变换、数字滤波、JPEG编解码、MPEG编解码、高速图像采集工业控制和测量：电机（PWM）控制、开关电源、数字频率计、误码率测试仪、相位测试仪；《FPGA原理及应用》课程介绍专用集成电路原型开发：ARM、DSP、CPU、MCU协处理器接口与外设：SDRAM控制器、PCI接口控制、I2C总线控制、USB控制、LCD&VGA控制如何进行FPGA设计？1、熟悉所选器件（内部结构、管脚分布和器件功能）；2、制作最小系统和必要外设PCB板；3、选择合适设计软件：设计输入、逻辑综合、管脚约束、仿真分析、布局布线、下载配置；4、系统

4、检测和调试；《FPGA原理及应用》课程内容可编程逻辑器件概述CPLD和FPGA的器件结构FPGA设计流程及设计工具基于FPGA的SOPC设计NIOS软核结构NIOS嵌入式系统开发课程要求和考核方式1.保证听课，做笔记，勤动脑思考。认真、独立完成课程练习和作业。2.期末闭卷考试，考试成绩占总评成绩的50%。半导体器件的发展简史晶体管：1947年12月，美国贝尔实验室的物理学家WilliamShockley、WalterBrattian和JohnBardeen制造了第一个晶体管，一个锗（Ge）制造的点接触器件1950年，出现了双极型晶体管（

5、BJT），并用硅（Si）取代了锗作为器件材料。把BJT以特定的方式相连可以实现数字逻辑门：如晶体管---晶体管逻辑（TTL）、发射极耦合逻辑（ECL）1962年，出现了金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET），FET有两种类型：NMOS和PMOS。由NMOS和PMOS以互补方式构成的逻辑门就是互补金属氧化物半导体（CMOS）逻辑门。半导体器件的发展简史集成电路（IC）：1958年，美国德州仪器（TI）公司成功将包括5个元件的移相振荡器制作在了同一片半导体上同一时期，Fairchild半导体公司发明了衬底光学印刷技术（即光刻技术），这

6、种技术现在广泛的应用于制造IC中的晶体管、绝缘层和互联线1960年代，TI公司设计制造了大量的基本功能IC，称为54XX和74XX系列，分别面向军用和民用，用TTL技术实现1968年，美国RCA公司开发了与74XX系列等效的以CMOS技术实现的4000系列IC1970年，Intel开发了第一个1024位的DRAM（型号1103），Fairchild公司开发了第一个256位的SRAM（型号4103）1971年，Intel开发了世界上第一个微处理器4004。该处理器包含大约2300个晶体管，每秒可以执行60000次操作1980年代，出现可编

7、程逻辑器件图1：数字集成电路分类集成电路分类1、标准集成电路标准集成电路是指那些逻辑功能固定的集成电路。它具有很强的通用性,其电路的电气指标、封装等在国内外均已标准化,并印有公开发行的用户手册,供大家选用。SSI、MSI、LSI以及VLSI中那些完成基本功能和通用功能的集成电路,如与非门、异或门、触发器、加法器、乘法器、各类存储器以及通用寄存器等,都属于标准集成电路。当我们采用标准集成电路设计逻辑电路系统时,需要进行选片、系统设计和连线等方面的工作。虽然标准集成电路品种繁多,发展也很快,但用户只能在已生产的集成电路品种中选择,所以在改进

8、和调试系统时需要修改印制版,从而使研制周期变长、成本增加。同时,采用标准集成电路的逻辑电路系统存在集成度低,可靠性、维护性差等缺点。集成电路分类2.微处理器微处理器主要指通用的微处理芯片。如Z80、8086