CH2 PLD硬件特性与编程技术(2).ppt

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1、教学重点FPGA的工作原理PLD可编程原理CPLD和FPGA的工作原理编程与配置PLD硬件特性与编程技术教学难点一、什么是PLD？1．什么是PLD？PLD：ProgrammableLogicDevice，可编程逻辑器件定义是用户可自行定义其逻辑功能的一种专用集成电路（ASIC）。作为一种通用型器件生产，但其逻辑功能由用户通过器件编程自行设定。PLD是一种数字集成电路的半成品，在它的芯片上按照一定的排列方式集成了大量的门和触发器等基本逻辑元件，使用者可以利用某种开发工具对它进行加工，等于把片内的元件连接起来，使它完成某个逻辑电路或系统功能，成为一个可以在实际电子系统中使用的专用

2、集成电路。PLD集中了通用型器件和ASIC的优点！PLD硬件特性与编程技术2.1概述2．PLD的特点（1）编程方便：利用开发工具，用户可反复编程、擦除，修改设计方便（2）集成度高：单片逻辑门数已达数十万门甚至上百万门（3）速度快（4）价格低（5）开发周期短：EDA开发工具齐全，设计人员在很短时间内可完成电路设计的输入、编译、仿真和编程，大大缩短了开发周期。PLD硬件特性与编程技术2.1概述PLD硬件特性与编程技术2.1概述二、可编程逻辑器件的发展历程70年代80年代90年代PROM和PLA器件PAL器件GAL器件FPGA器件CPLD器件内嵌复杂功能模块的SoPC工艺线宽：由于

3、生产工艺的发展，PLD集成电路的工艺线宽可达到0.35m（1997年），0.15m（2001年），0.13m（2002、2003年），0.1m（2004年）；90nm（2005年）；目前半导体公司正重点研发60nm工艺。集成度：在一块硅片上可集成上千万个以上逻辑门。速度：器件的速度指标↑，FPGA的门延时﹤3ns，CPLD的系统速度﹥180MHz。工艺手段：CMOS工艺在速度上超过双极型工艺，成为PLD的主要工艺手段。PLD硬件特性与编程技术2.1概述三、EDA技术与PLD的关系PLD的应用开发过程中贯穿着EDA技术的应用原始设计输入EDA开发软件器件配置信息PLD硬

4、件设备PLD在编程灵活性、容量与速度等方面达到了相当高的水平，可在一个器件中实现具有相当规模的、完整、高速的数字系统。EDA开发工具也十分成熟高效，可使用HDL语言、电路图、波形图等多种方法进行设计输入，并进行综合、仿真与编程。PLD广泛应用于产品开发、原型设计、小批量生产中。随着PLD成本和功耗不断降低、性能大幅度提高，PLD开始取代高端ASIC、DSP和微处理器。PLD硬件特性与编程技术2.1概述PLD硬件特性与编程技术2.1概述四、可编程逻辑器件的分类按集成度PLD硬件特性与编程技术2.1概述乘积项结构器件:其基本结构为”与-或阵列”，大部分PLD和CPLD查找表结构器

5、件：由简单的查找表组成可编程门，再构成阵列形式，多数FPGA按结构来划分按编程工艺来划分熔丝型、反熔丝型、EPROM型、EEPROM型、SRAM型、FLASH型PLD硬件特性与编程技术2.1概述与门阵列或门阵列乘积项和项PLD主体输入电路输入信号互补输入输出电路输出函数反馈输入信号可直接输出也可反馈到输入PLD组成结构基本如下：组合输出时序输出PLD硬件特性与编程技术2.2低密度PLD可编程原理一、电路符号表示常用逻辑门符号与现有国标符号的对照PLD具有较大的与或阵列，逻辑图的画法与传统的画法有所不同。PLD硬件特性与编程技术2.2低密度PLD可编程原理1.输入缓冲器表示方法

6、PLD的互补缓冲器PLD的互补输入PLD硬件特性与编程技术2.2低密度PLD可编程原理2.与门和或门的表示方法ABCDF2F2=B+C+DABCDF1固定连接编程连接F1=A•B•C×PROM基本结构PLD硬件特性与编程技术2.2低密度PLD可编程原理二、PROMPLD硬件特性与编程技术2.2低密度PLD可编程原理PROM的逻辑阵列结构逻辑函数表示：与固定、或编程二、PROMPLD硬件特性与编程技术2.2低密度PLD可编程原理用PROM完成半加器逻辑阵列PLD硬件特性与编程技术2.2低密度PLD可编程原理ABCBCA000001010111全译码连接点编程时，需画一个叉。输入

7、变量的增加，会引起输出变量按2的幂次增加。PLD硬件特性与编程技术2.2低密度PLD可编程原理对于大多数逻辑函数而言，并不需要使用全部最小项，造成浪费PLD硬件特性与编程技术2.2低密度PLD可编程原理三、PLA与、或全编程PLA逻辑阵列示意图PLD硬件特性与编程技术2.2低密度PLD可编程原理三、PLAPLA与PROM的比较例：用PLA实现逻辑函数用PLA实现三八译码器A2A1A0000只=0Y0001只=0Y1111只=0Y7输出三八译码器真值表……A2A1A0Y0Y1Y7A2A1A0A2A1A0P