数字电子技术基础第八章可编程逻辑器件ppt课件.ppt

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1、电子技术数字电路部分可编程逻辑器件结构与应用11.1概述图1-1基本可编程逻辑器件PLD（ProgrammableLogicDevice）器件的原理结构图21.1.1PLD的发展历程70年代80年代90年代PROM和PLA器件改进的PAL器件GAL器件FPGA器件EPLD器件CPLD器件内嵌复杂功能模块的SoPC31.1.2可编程逻辑器件的分类图1-2按集成度(PLD)分类4PLA（ProgrammableLogicArray）PAL(ProgrammableArrayLogic)GAL(GenericArrayLogic)FPGA（FieldProgr

2、ammableGateArray）SoPC（SystemonAProgrammableChip）SoC（SystemonAChip）IP(IntellectualProperty)PROM（ProgrammableReadOnlyMemory）CPLD（ComplexProgrammableLogicDevice）EPLD(ErasableProgrammableLogicDevice)ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit)EDA(ElectronicDesignAutomatic)51.2简单PLD原理1.

3、2.1电路符号表示图1-3常用逻辑门符号61.2.1PLD电路符号表示图1-4PLD的互补缓冲器图1-5PLD的互补输入图1-6PLD中与阵列表示图1-7PLD中或阵列的表示图1-8阵列线连接表示71.2.2PROM图1-9PROM基本结构：81.2.2PROM图1-11PROM表达的PLD图阵列图1-12用PROM完成半加器逻辑阵列91.2.3PLA图1-13PLA逻辑阵列示意图101.2.3PLA图1-14PLA与PROM的比较111.2.4PAL图1-15PAL结构：图1-16PAL的常用表示：121.3EDA与传统电子设计方法的比较手工设计方法的

4、缺点是：1)复杂电路的设计、调试十分困难。2)如果某一过程存在错误，查找和修改十分不便。3)设计过程中产生大量文档，不易管理。4)对于集成电路设计而言，设计实现过程与具体生产工艺直接相关，因此可移植性差。5)只有在设计出样机或生产出芯片后才能进行实测。EDA技术有很大不同：1)采用硬件描述语言作为设计输入。2)库(Library)的引入。3)设计文档的管理。4)强大的系统建模、电路仿真功能。5)具有自主知识产权。6)开发技术的标准化、规范化以及IP核的可利用性。7)适用于高效率大规模系统设计的自顶向下设计方案。8)全方位地利用计算机自动设计、仿真和测试技

5、术。9)对设计者的硬件知识和硬件经验要求低。10)高速性能好。11)纯硬件系统的高可靠性。131.4EDA的发展趋势系统集成芯片成为IC设计的发展方向，这一发展趋势表现在如下几个方面：超大规模集成电路的集成度和工艺水平不断提高，深亚微米(Deep-Submicron)工艺，如0.18μm，0.13μm已经走向成熟，在一个芯片上完成的系统级的集成已成为可能。市场对电子产品提出了更高的要求，如必须降低电子系统的成本，减小系统的体积等，从而对系统的集成度不断提出更高的要求。高性能的EDA工具得到长足的发展，其自动化和智能化程度不断提高，为嵌入式系统设计提供了功

6、能强大的开发环境。计算机硬件平台性能大幅度提高，为复杂的SoC设计提供了物理基础。14EDA实验的3个层次1、逻辑行为的实现（特点：非EDA技术及相关器件也能实现，无法体现EDA技术的优势）2、控制与信号传输功能的实现（特点：必须使用EDA技术才也能实现，能体现EDA技术的优势）3、算法的实现（特点：使用硬件方式取代由传统CPU完成的许多算法功能，实现高速性能）主要包括原数字电路中的实验项目，如：简单译码器、简单计数器、红绿交通灯控制、表决器、显示扫描器、电梯控制、乒乓球游戏、数字钟表、普通频率计、等等纯逻辑行为实现方面的电路的设计，时钟频率低。如：高速

7、信号发生器（含高速D/A输出）、A/D采样控制器、数字频率合成、数字PLL、RS232或PS/2通信、VGA显示控制电路、逻辑分析仪、存储示波器、虚拟仪表、图像采样处理和显示、机电实时控制系统、FPGA与单片机综合控制等电路的设计。如：离散FFT变换、数字滤波器、浮点乘法器、高速宽位加法器、编码译码和压缩、基于FPGA的嵌入式系统、实时图象处理、大信息流加解密算法实现等电路的设计、智能算法设计等。时钟频率一般在50MHz以上15原理图/VHDL文本编辑综合FPGA/CPLD适配FPGA/CPLD编程下载FPGA/CPLD器件和电路系统时序与功能门级仿真1

8、、功能仿真2、时序仿真逻辑综合器结构综合器功能仿真2.1FPGA／CPLD设计流