第3章 fpga cpld结构与应用

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1、第3章FPGA/CPLD结构与应用3.1概述3.1概述3.1.1可编程逻辑器件的发展历程（1）20世纪70年代，熔丝编程的PROM和PLA器件是最早的可编程逻辑器件。（2）20世纪70年代末，对PLA进行了改进，AMD公司推出PAL器件。（3）20世纪80年代初，Lattice发明电可擦写的，比PAL使用更灵活的GAL器件。（4）20世纪80年代中期，Xilinx公司提出现场可编程概念，生产出了世界上第一片FPGA器件。同期，A1tera公司推出EPLD器件，较GAL器件有更高的集成度，可以用紫外线或电擦除。（5）20世纪

2、80年代末，Lattice公司又提出在系统可编程技术，并且推出了一系列具备在系统可编程能力的CPLD器件，将可编程逻辑器件的性能和应用技术推向了一个全新的高度。（6）进入20世纪90年代后，可编程逻辑集成电路技术进入飞速发展时期。器件的可用逻辑门数超过了百万门，并出现了内嵌复杂功能模块（如加法器、乘法器、RAM、CPU核、DSP核、PLL等）的SOPC。3.1概述3.1.2可编程逻辑器件的分类3.2简单PLD原理3.2.1电路符号表示3.2简单PLD原理3.2.1电路符号表示3.2简单PLD原理3.2.2PROM3.2简单

3、PLD原理3.2.2PROM3.2简单PLD原理3.2.2PROM3.2简单PLD原理3.2.3PLA3.2简单PLD原理3.2.4PAL3.2简单PLD原理3.2.4PAL3.2.5GAL3.2简单PLD原理3.2.5GAL（1）寄存器模式。3.2简单PLD原理3.2.5GAL（2）复合模式。3.2简单PLD原理3.2.5GAL（3）简单模式。3.3CPLD结构与工作原理3.3CPLD结构与工作原理1.逻辑阵列块LAB2.宏单元3.3CPLD结构与工作原理3.扩展乘积项4.可编程连线阵列PIA3.3CPLD结构与工作原理

4、5.I/O控制块3.4FPGA结构与工作原理3.4.1查找表逻辑结构3.4.2CycloneIII系列器件的结构与原理3.4.2CycloneIII系列器件的结构与原理3.4.2CycloneIII系列器件的结构与原理3.4.2CycloneIII系列器件的结构与原理3.4.2CycloneIII系列器件的结构与原理3.4FPGA结构与工作原理3.4.2CycloneIII系列器件的结构与原理3.4FPGA结构与工作原理3.4.2CycloneIII系列器件的结构与原理3.4FPGA结构与工作原理3.4.2CycloneI

5、II系列器件的结构与原理3.4FPGA结构与工作原理3.4.2CycloneIII系列器件的结构与原理3.5硬件测试技术3.5.1内部逻辑测试3.5.2JTAG边界扫描测试3.5硬件测试技术3.5.2JTAG边界扫描测试3.5硬件测试技术3.5.2JTAG边界扫描测试3.5.2JTAG边界扫描测试3.5.2JTAG边界扫描测试3.5硬件测试技术3.5.2JTAG边界扫描测试3.5硬件测试技术3.5.3嵌入式逻辑分析仪可以在FPGA中实现一个简单的嵌入式逻辑分析仪，用来帮助设计者调试。Altera的SignalTapIIXi

6、linx的ChipScope3.6FPGA/CPLD产品概述3.6.1Lattice公司的CPLD器件系列1.ispLSI系列器件2.MACHXO系列3.MACH4000系列4.LatticeSCFPGA系列5.LatticeECP3FPGA系列3.6FPGA/CPLD产品概述3.6.2Xilinx公司的FPGA和CPLD器件系列1.Virtex-6系列FPGA2.Spartan-6器件系列3.XC9500/XC9500XL系列CPLD4.XilinxSpartan-3A系列器件5.Xilinx的IP核3.6FPGA/CP

7、LD产品概述3.6.3Altera公司的FPGA和CPLD器件系列1.Stratix4/6系列FPGA2.Cyclone4系列FPGA3.Cyclone系列FPGA（低成本FPGA）4.CycloneII系列FPGA5.CycloneIII系列FPGA6.MAX系列CPLD7.MAXII系列器件8.Altera宏功能块及IP核3.6FPGA/CPLD产品概述3.6.4Actel公司的FPGA器件低功耗Flash型FPGA：IGLOO系列、ProASIC3系列。混合信号FPGA：Fusion系列耐辐射器件：RTAX-S系列、

8、RTSX-SU系列反熔丝器件：Axcelerator、SX-A、eX、MX系列3.6FPGA/CPLD产品概述3.6.5Altera公司的FPGA配置方式与配置器件3.7编程与配置（1）基于电可擦除存储单元的EEPROM或Flash技术。（2）基于SRAM查找表的编程单元。（3）基于反熔丝编程单元。3.