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.

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