《补充EDA教程FPGA》PPT课件

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1、电子设计自动化技术第二讲可重构（编程）技术重要观点现代VLSI技术的核心是存储器技术----CPU技术是存储器技术的应用（现在的SOC设计不是围绕CPU而是围绕存储器的设计）CPLD/FPGA将大幅挤占传统IC市场----大量的微电子技术和IC设计专业毕业生将从事CPLD/FPGA设计（而不是传统意义的IC设计）将CPLD/FPGA设计结果转化成IC设计结果的方法将推广应用IC设计变得日益“可爱”（以前或到目前为止，有些“可怕”）有三种类型的可重构(编程)技术对当今工程师开发电子产品的方式造成了巨大影响。分别是（

2、1）微处理器和微控制器；（2）可编程逻辑；（3）可编程模拟阵列（PAA）本课程讨论数字可编程逻辑技术概述许氏（木村）定理电路设计逻辑设计软件设计19581968197819881998200820182028TrAsspAiscMpuFPGA?SoCSoc专用的可以编程的Soc许氏（木村）定理半导体的硅周期率硅集成电路产品形态大约以十年为一代在通用与专用IC的此消彼长中，波浪向上发展设计内容（对象）二十年为一代1958-1978----电路设计手工计算时代：大量的布尔代数，卡诺图化简1978-1998----逻辑

3、设计（软件编程）CAD时代：MCU/CPU指令编码，二进制码或高级语言编程1998-2018----软件设计（硬件编程）（软硬件双编程）EDA时代：VHDL/VERILOG硬件描述语言编码（98-2008）C++与HDL混合编码（2008-2018）许氏（木村）定理从1998年（第五波）起，“可重构（可编程）”特点己成为硅集成电路芯片产品特征目前我们正处于第五波（1998-2008），可编程逻辑器件正在兴起。正好发生了“WhenwillFPGAkillASIC?”的争论要点可编程逻辑器件的概念理解什么是CPLD及

4、CPLD架构理解什么是FPGA及FPGA架构理解CPLD和FPGA的区别与联系了解常用的CPLD和FPGA型号脉冲与数字电路课程的回顾布尔函数－－数字系统数学基础（卡诺图）数字电路设计的基本方法组合电路设计问题逻辑关系真值表化简逻辑图时序电路设计列出原始状态转移图和表状态优化状态分配触发器选型求解方程式逻辑图脉冲与数字电路课程的回顾使用中、小规模器件设计电路（74、54系列）编码器（74LS148）译码器（74LS154）比较器（74LS85）计数器（74LS193）移位寄存器（74LS194）

5、………脉冲与数字电路课程的回顾设计方法的局限卡诺图只适用于输入比较少的函数的化简。采用“搭积木”的方法的方法进行设计。必须熟悉各种中小规模芯片的使用方法，从中挑选最合适的器件，缺乏灵活性。设计系统所需要的芯片种类多，且数量很大。脉冲与数字电路课程的回顾采用中小规模器件的局限电路板面积很大，芯片数量很多，功耗很大，可靠性低－－提高芯片的集成度设计比较困难－－能方便地发现设计错误电路修改很麻烦－－提供方便的修改手段PLD器件的出现改变了这一切可编程逻辑器件的定义逻辑器件：用来实现某种特定逻辑功能的电子器件，最简单的逻

6、辑器件是与、或、非门（74LS00，74LS04等），在此基础上可实现复杂的时序和组合逻辑功能。可编程逻辑器件（PLD－－ProgrammableLogicDevice）：器件的功能不是固定不变的，而是可根据用户的需要而进行改变，即由编程的方法来实现器件的逻辑功能。PLD出现的背景电路集成度不断提高SSIMSILSIVLSI计算机技术的发展使EDA技术得到广泛应用设计方法的发展自下而上自上而下用户需要设计自己需要的专用电路专用集成电路（ASIC－ApplicationSpecificIntegratedC

7、ircuits）开发周期长，投入大，风险大可编程器件PLD：开发周期短，投入小，风险小PLD器件的优点集成度高，可以替代多至几千块通用IC芯片极大减小电路的面积，降低功耗，提高可靠性具有完善先进的开发工具提供语言、图形等设计方法，十分灵活通过仿真工具来验证设计的正确性可以反复地擦除、编程，方便设计的修改和升级灵活地定义管脚功能，减轻设计工作量，缩短系统开发时间保密性好可重构技术的国际先进水平到90年代，PLD得到了迅速发展，不仅具有电擦除特性，而且拥有了边界扫描扫描及在线编程ISP(In-SystemProgra

8、mmability)等特性。比较常用的有XILINX公司的FPGA和ALTERA及LATTICE公司的CPLD。1992年LATTICE公司率先推出ISP(In-SystemProgrammability)，并推出ISP_LSI1000系列高密度ISP器件。2000年出现了产品集成度200万门的FPGA产品。同期Xilinx推出XC95288CPLD拥有288个宏单元。可