《微机应用新技术》PPT课件

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1、第二部分EDA技术与可编程逻辑器件-----(CPLD/FPGA,VHDL)需要掌握开发环境Quartus

2、

3、的使用。在FPGA/CPLD上构建时序逻辑。在FPGA/CPLD上建立Nios系统。完成下列作业：1、通过实验“串口逻辑”，增加功能。2、通过实验“Nios

4、

5、”，增加功能。EDA（ElectronicDesignAutomation）即电子设计自动化,是以计算机和微电子技术为先导，汇集了计算机图形学、拓扑、逻辑学、微电子工艺与结构学和计算数学等多种计算机技术应用学科最新成果，应用于电子设计过程而形成的一门新技术。EDA的概念IMUSTB&

6、ELAB©EDA技术以计算机为工具，代替人完成对数字系统的逻辑综合、布局步线和设计仿真工作。设计人员只需要完成对系统功能的描述，在EDA软件平台上，用图形输入、硬件描述语言HDL为系统逻辑描述手段，所形成的设计文件自动完成逻辑编译、逻辑化简、逻辑综合及优化、逻辑仿真，支持对特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。EDA的概念IMUSTB&ELAB©微电子和计算机领域的原理创新、技术创新、应用创新层出不穷，极大地推动了科学技术的发展，深刻地改变着人们对自然界的认识和人们的生活。在该领域中，嵌入式系统，SOC、SOPC、IP核等新概念、新技术

7、异军突起，其应用范围迅速深入到制造业，通信控制、仪器仪表、生物、汽车、船舶、航空航天以及消费类等方面。EDA技术的发展趋势20世纪70年代MOS工艺的可编程逻辑器件问世20世纪80年代20世纪90年代80年代末CMOS工艺的复杂可编程逻辑器件应用FPGA，CAE和CAD技术广泛应用超大规模可编程逻辑器件面世EDA技术逐步成熟EDA技术的发展历程IMUSTB&ELAB©将数字系统的功能要求划分成许多模块。对每一个模块画出真值表。用卡诺图进行手工逻辑化简，写出布尔代数的表达式。画出相应的逻辑线路图。选择元器件，设计电路板自下向上设计方案。进行实测和调试

8、。EDA技术与传统电子设计方法的比较手工设计的方法IMUSTB&ELAB©复杂的电路的设计和调试困难。查找和修改错误十分不便。设计过程中产生大量的文档，不易管理。集成电路的设计和实现与具体的生产工艺相关，因此可移植性较差。EDA技术与传统电子设计方法的比较—续手工设计的缺点EDA技术与传统电子设计方法的比较—续采用硬件描述语言作为设计输入强大的系统建模、电路仿真功能适应于高效率大规模系统设计的自顶向下设计方案开发技术的标准化、规范化以及IP核的可利用性对设计者硬件知识和硬件经验要求低ASIC的设计制造在实验室内就可以完成EDA技术的特点利用电路的计

9、算机辅助分析软件，采用硬件描述语言或原理图等输入方法对可编程逻辑器件进行软件仿真和硬件编辑。缩短产品开发周期、降低成本,且能最大限度地将设计资源应用到产品设计的各个环节,保证产品在性能、可靠性上适合工业化生产的各个方面。使用EDA技术的优势利用硬件描述语言和EDA软件来完成对系统硬件功能的实现。设计输入可以使用硬件描述语言(HDL)，采用“自顶向下”的设计方法，为设计者提供了一个高效、便捷的设计环境，同时也为充分发挥设计人员的创造性提供了条件。使用EDA技术的优势EDA技术被广泛的应用于数字系统的设计可编程逻辑器件按结构的分类其基本逻辑结构为与或阵

10、列包括有低密度PLD(PROM,PLA,PAL,GAL也叫简单的PLD）以及EPLD和CPLD1、PLD（ProgrammabeLogicDevice)CPLD(ComplexPLD):复杂可编程逻辑器件CPLD和简单的PLD相比，允许有更多的输入信号，更多的乘积项和宏单元，CPLD器件内部含有多个逻辑单元块，每个逻辑块就相当于一个GAL器件，这些逻辑块之间可以用可编程内部连线实现相互连接。对用户而言，CPLD、FPGA的内部结构略有不同，但用法是相同的，所以，多数情况下不加以区分。它们具有掩膜编程逻辑门阵列的通用结构，由逻辑功能块排列为阵列，并由

11、可编程的互连资源连接这些逻辑功能块，以实现不同的逻辑设计。FPGA不受“与－或”阵列结构和含有触发器、I/O端数量的限制，依靠内部的逻辑单元以及它们的连接构成任何复杂的逻辑电路，更适合实现多级的逻辑功能，并具有更高的密度和更大的灵活性。2、FPGA（现场可编程门阵列）可编程逻辑器件按结构的分类CPLD的基本结构在单片芯片上集成了成千上万个等效门，因此在单片CPLD芯片上能集成数字电路系统CPLD和简单的PLD相比，允许有更多的输入信号，更多的乘积项和宏单元，CPLD器件内部含有多个逻辑单元块，每个逻辑块就相当于一个GAL器件，这些逻辑块之间可以用可

12、编程内部连线实现相互连接。I/O逻辑块逻辑块逻辑块逻辑块器件内部的可编程连线区I/O逻辑块逻辑块逻辑块逻辑块CPLD的结构