可编程逻辑器件的工作原理及其设计ppt课件.ppt

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1、第3章可编程逻辑器件的工作原理集成电路的分类(按制作方式)IC:IntegratedCircuit集成电路的分类(按集成度)小规模集成电路(SSI:SmallScaleIntegratedCircuit):逻辑门10个以下或晶体管100以下;中规模集成电路(MSI:Medium):逻辑门10～100个,晶体管100～1000个;大规模集成电路(LSI:Large):逻辑门100～1000个,晶体管103～104个;集成电路的分类(按集成度)超大规模集成电路(VLSI:VeryLarge):逻辑门103～104个,晶体管104～105个;甚大规模集成电路(ULSI:Ultra

2、Large):逻辑门105～106个,晶体管106～107个;巨大规模集成电路(GLSI:GigaLarge):逻辑门106个以上,晶体管107个以上。3.1概述3.1.1可编程逻辑器件的发展早期是存储器：只读存储器（PROM）紫外线可擦除只读存储器（EPROM）电可擦除只读存储器（EEPROM）PROM编程原理其后出现了结构复杂一些的可编程逻辑器件（PLD：ProgrammableLogicDevices）可编程阵列逻辑PAL门（ProgrammableArrayLogic）通用阵列逻辑GAL门（GenericArrayLogic）任何一个组合逻辑都可以表示为乘积项之和的形

3、式，例如：f=(A+B)CD=ACD+BCDGAL门GAL16V8采用与阵列可编程、或阵列固定的结构；增加了输出逻辑宏单元（OLMC）；逻辑宏单元：逻辑资源的最小单位；采用了EEPROM工艺；20世纪80年代中期开始出现EPLD：ErasableProgrammableLogicDevice(类似于PAL门的扩展结构)1985年，美国Xilinx公司推出第一个现场可编程门阵列（FPGA）芯片FieldProgrammableGateArray目前最主要的可编程逻辑器件有：FPGA：现场可编程门阵列FieldProgrammableGateArrayCPLD：复杂的

4、可编程逻辑器件ComplexProgrammableLogicDevice组合逻辑实现方法PT-based:基于乘积项ProductTerm-basedBuildingBlockLUT-based:基于查找表Look-upTable-basedBuildingBlock基于查找表FPGA查找表单元内部结构现场可编程性所谓现场可编程性就是指用户任何时候都可以通过电路板上的下载电缆或硬件编程器来修改FPGA/CPLD的配置，以达到修改自己设计的目的。FPGA/CPLD设计的一般流程软件中的功能合并全定制IC基于单元的IC基于门阵列的IC高密度的PLD速度集成密度

5、大批量的费用小批量的费用投放市场时间降低风险未来的修改开发工具教学目标几种集成芯片的性能比较：性能好：性能很好目前比较典型的器件有：Xilinx公司的FPGA/CPLD系列器件Altera公司的FPGA/CPLD系列器件Lattice公司的ispLSI系列3.1.2PLD厂商及其产品3.1.2PLD厂商及其产品Xilinx公司创新概念起始于1984年，目标是要将LSI/VLSI门阵列技术的高逻辑密度和通用性与用户现场可编程部件的设计灵活、上市速度快及成品的有效性结合起来。1985年，Xilinx公司推出了世界上第一个FPG

6、A器件。产品发展:XC3000,XC4000,XC5200,Virtex系列,Spartan系列等，目前主流产品Spartan6系列、Artix7系列、Zynq-7000等Altera公司主要产品:MAX系列,FLEX系列,APEX系列,Stratix系列和Cyclone系列。MAX系列产品为CPLD结构，编程信息以EEPROM方式保存。FLEX系列、Cyclone系列产品为FPGA，通过内部存储器单元阵列存储编程信息。Altera公司主要软件开发工具：MAX+PLUSⅡQuartus（QuartusPrime）SOPCBuilderDSPBuilder3.1.3FPGA和C

7、PLD之间的差别FPGACPLD实现组合逻辑的方式不同内部结构不同FPGACPLDFPGA与CPLD的不同特性逻辑单元的粒度不一样，设计灵活性不同；FPGA芯片的逻辑门密度比CPLD芯片高；内部连线结构不同；时序延迟的特性不同；CPLD更适合于完成各类算法和组合逻辑，而FPGA更适合于完成时序较多的逻辑电路；CPLD是非易失性器件，FPGA是易失性器件；CPLD中触发器有限，乘积项丰富，FPGA触发器丰富。3.1.4FPGA/CPLD的优点FPGA/CPLD芯片的集成度越来越大；研制开发费用相对较低；可