EDA课件 VHDL语言 第2章.pdf

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1、第2章FPGA/CPLD器件第2章FPGA/CPLD器件2.1PLD器件概述2.2PLD的基本原理与结构2.3低密度PLD的原理与结构内容2.4CPLD的原理与结构2.5FPGA的原理与结构2.6FPGA/CPLD的编程元件2.7边界扫描测试技术2.8FPGA/CPLD的编程与配置2.9FPGA/CPLD器件概述2.10FPGA/CPLD的发展趋势2.1PLD器件概述PLD的发展PLD的发展历程◆1985年，美国Xilinx公司推出了现场可编程门阵列（FPGA，FieldProgrammableGateArray）熔丝

2、编程的AMD公司PROM和推出PALGAL器件◆CPLD（ComplexProgrammableLogicPLA器件器件Device），即复杂可编程逻辑器件，是从EPLD改进而来的。FPGA器件内嵌复杂EPLD器件CPLD器件功能模块的SoPCPLD的集成度分类四种SPLD器件的区别可编程逻辑器件（PLD）简单PLD复杂PLDPROMPLAPALGALCPLDFPGA一般将GAL22V10（500门~750门）作为简单PLD和高密度PLD的分水岭按编程特点分类按编程元件和编程工艺分类PLD器件按照可以编程的次数可以分为

3、两类：(1)熔丝（Fuse）(1)一次性编程器件（OTP，OneTimeProgrammable）(2)反熔丝（Antifuse）编程元件非易失性(2)可多次编程器件(3)紫外线擦除、电可编程，如EPROM。器件OTP类器件的特点是：只允许对器件编程一次，不能修改，(4)电擦除、电可编程方式，(EEPROM、快闪存储而可多次编程器件则允许对器件多次编程，适合于在科研开发中使用。器（FlashMemory）），如多数CPLD(5)静态存储器（SRAM）结构，如多数FPGA易失性器件2.2PLD的基本原理与结构数字电路符号

4、表示PLD器件的原理结构图数字逻辑电路的两种国标符号对照PLD电路符号表示PLD连接表示法PLD与阵列表示PLD的输入缓冲电路PLD或阵列表示2.3低密度PLD的原理与结构PROMPROMPROM的逻辑阵列结构PROM表达的PLD阵列图PROMPLAF0A0A1A0A1F1A1A0用PROM完成半加器逻辑阵列PLA逻辑阵列示意图PALPALPAL结构PAL的常用表示PAL22V10部分结构图GALGAL22V10的结构（局部）GAL22V10的OLMC结构2.4CPLD的原理与结构CPLD器件CPLD器件宏单元内

5、部的结构结构示意图典型CPLD器件的结构MAX7000S器件的宏单元结构MAX7000S器件的内部结构MispLSI1032器件的GLB的结构XC9500器件的宏单元结构2.5FPGA的原理与结构查找表原理查找表结构FPGA器件的内部结构示意图查找表结构4输入LUT及内部结构图典型FPGA的结构典型FPGA的结构Cyclone器件的LE结构（普通模式）XC4000器件的CLB结构2.6FPGA/CPLD的编程元件2.7边界扫描测试技术为了解决超大规模集成电路（VLSI）的测试问题，自1986年开始，IC领1．熔丝(Fu

6、se)型器件域的专家成立了“联合测试行动组”（JTAG，JointTestActionGroup），并制定出了IEEE1149.1边界扫描测试（BST，BoundaryScanTest）技2．反熔丝(Anti-fuse)型器件术规范3．EPROM型，紫外线擦除电可编程4．EEPROM型5．Flash型6．SRAM型边界扫描电路结构边界扫描IO引脚功能边界扫描数据移位方式引脚描述功能TDI测试数据输入(TestData测试指令和编程数据的串行输入引脚。数据在TCKInput)的上升沿移入。TDO测试数据输出(TestDa

7、ta测试指令和编程数据的串行输出引脚，数据在TCKOutput)的下降沿移出。如果数据没有被移出时，该引脚处于高阻态。TMS测试模式选择(TestMode控制信号输入引脚，负责TAP控制器的转换。TMSSelect)必须在TCK的上升沿到来之前稳定。TCK测试时钟输入(TestClock时钟输入到BST电路，一些操作发生在上升沿，而Input)另一些发生在下降沿。TRST测试复位输入(TestReset低电平有效，异步复位边界扫描电路(在IEEE规范Input)中，该引脚可选)。2.8FPGA/CPLD的编程与配置2.

8、8FPGA/CPLD的编程与配置ISP功能提高设计和应用的灵活性USB-Blaster下载电缆未编程前先焊接安装系统内编程--ISP在系统现场重编程修改下载接口引脚信号名称引脚12345678910减少对器件的触摸样机制造方便允许现场硬件升级PS模式DCKGNDCONF_DONVCnCONFI-nSTAT-DATAGND和损