FPGA技术教程(通俗易懂).ppt

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1、FPGA技术第二章CPLD/FPGA概述第一章可编程逻辑器件发展历程第三章硬件描述语言VHDL/VerilogHDL简介第四章QuartusII的VerilogHDL建模与仿真第一章可编程逻辑器件的发展历程一、可编程逻辑器件的发展历程二、可编程逻辑器件的分类可编程逻辑器件(PLD)可编程阵列逻辑(PAL）可编程逻辑阵列(PLA)Xilinx的FPGAAltera的CPLD早期FPGA现在一、可编程器件大致的发展过程如下：1）20世纪70年代,出现了熔丝编程的PROM和PLA器件。70年代末，AMD公司对PLA进行了改进，推出了PAL器件。2）20世纪80年代初,Lattice(莱迪思)公司发明

2、了电可擦写的，比PAL更灵活的GAL通用阵列逻辑器件。3）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。FPGA是改变内部连接的布线来编程。4）20世纪80年代末，Lattice公司又提出在系统可编程概念（ISP），并推出了一系列具有在系统可编程能力的CPLD器件。CPLD的设计是修改具有固定内部连接电路的逻辑功能来编程。5）20世纪90年代后期，可编程集成电路技术飞速发展，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核等）的SOPC。二、可编程器件的分类1.按集成度来划分，分为高密度和低密度

3、PLD器件。1）集成度小于1000门/每片的LDPLD,又称简单PLD。PROM（可编程只读存储器）PLA（可编程逻辑阵列，ProgrammableLogicArray）PAL（可编程阵列逻辑，ProgrammableArrayLogic)GAL（通用阵列逻辑，GenericArrayLogic）2）集成度大于1000门/每片的HDPLDFPGA(FieldProgrammableGateArray)CPLD(ComplexProgrammableLogicDevice)2.从结构上可分为：1）乘积项结构器件：为“与—或”阵列结构，大部分简单PLD和CPLD都属于这个范畴；2）查找表结构器件：

4、由查找表组成可编程门，再构成阵列形式，FPGA属于此类器件。3.从编程工艺上分为：1）熔丝(Fuse)型器件：编程过程就是根据设计的熔丝图文件来烧断对应的熔丝，来达到编程的目的。编程后即使系统断电,它们中存储的编程信息不会丢失。2）反熔丝(Antifuse)型器件：由Actel公司推出，在编程处通过击穿漏层使得两点之间获得导通。反熔丝PLD抗辐射，耐高低温，功耗低，速度快，在军品和宇航上有较大优势。前两种都属OTP器件。3）EPROM型：紫外线擦除电可编程逻辑器件，它用较高的编程电压进行编程，当需要再次编程时，用紫外线擦除。前三种较少使用。4）EEPROM型：电可擦除可编程逻辑器件。CPLD采

5、用此编程工艺。5）SRAM型：SRAM查找表结构的器件，大部分的FPGA采用此编程工艺。断电后编程信息会丢失，每次上电时，需从器件外部存储器将编程数据重新写入SRAM中。允许无限次编程。6）Flash（Fastflash）型：即闪存技术，由Actel公司推出。采用此编程工艺的器件，可以实现多次可编程，也可以做到掉电后不需要重新配置。CPLD采用此编程工艺。第二章CPLD/FPGA概述一、简单的PLD结构二、FPGA/CPLD的结构三、FPGA/CPLD的基本原理四、FPGA的设计方法五、FPGA设计流程二维的逻辑块阵列，构成了PLD器件的逻辑组成核心。输入／输出块：·连接逻辑块的互连资源连线资

6、源：由各种长度的连线线段组成，其中也有一些可编程的连接开关，它们用于逻辑块之间、逻辑块输入／输出块之间的连接一.简单PLD的结构任何组合函数都可以表示为与-或表达式：如F=AB+BCD。PLD由“与门阵列”和“或门阵列”加上输入输出电路构成。早期的PLD有些是“与”阵列可编程，有些是“或”阵列可编程，还有些是“与”和“或”阵列都可编程。1.输入缓冲器2.PLD的互补输入3.PLD中与阵列表示4.PLD中或阵列的表示5.阵列线连接表示编程前编程后6.PROM的PLD阵列图二、FPGA/CPLD的结构FPGA/CPLD的结构各有其特点和长处，但概括起来，它们是由三大部分组成的:1.逻辑阵列块LAB

7、(LogicArrayBlock)或CLB（ConfigurableLogicBlock），构成了PLD器件的逻辑组成核心。2.输入／输出块IOB（I/OBlock）3.连接逻辑块的可编程连线阵列PIA(ProgrammableInterconnectArray)或互连资源IR（InterconnectResources）.它由各种长度的连线线段组成，也有一些可编程的连接开关，用于逻辑块之间、逻辑