PLD器件的设计步骤.docx

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1、1、PLD器件的设计步骤　　1.1.电路逻辑功能描述　　PLD器件的逻辑功能描述一般分为原理图描述和硬件描述语言描述，原理图描述是一种直观简便的方法，它可以将现有的小规模集成电路实现的功能直接用PLD器件来实现，而不必去将现有的电路用语言来描述，但电路图描述方法无法做到简练；硬件描述语言描述是可编程器件设计的另一种描述方法，语言描述可能精确和简练地表示电路的逻辑功能，现在在PLD的设计过程中广泛使用，并且有更加浒的趋势，常用的硬件描述语言有ABEL,VHDL语言等，其中ABEL是一种简单的硬件描述语言，其支持布尔方程、真值表、状态机

2、等逻辑描述，适用于计数器、译码器、运算电路、比较器等逻辑功能的描述；VHDL语言是一种行为描述语言，其编程结构类似于计算机中的C语言，在描述复杂逻辑设计时，非常简洁，具有很强的逻辑描述和仿真能力，是未来硬件设计语言的主流。　　1.2.计算机软件的编程及模拟　　不管是用硬件描述语言描述的逻辑还是用原理图描述的逻辑，必须通过计算机软件对其进行编译，将其描述转换为经过化简的布尔代数表达式（即通常的最简与或表达式），编译软件再根据器件的特点将表达式适配进具体的器件，最终形成PLD器件的熔断丝文件（通常叫做JEDEC文件,简称为JED文件）。

3、　　通常在将用户设计的逻辑下载到具体器件中前，为了检查设计的结果是否正确，通常可以通过计算机软件进行模拟，检查其设计结果是不否与设计要求相符。　　1.3.通过编程器将JED文件下载到PLD器件中　　在上步中形成的熔断丝文件必须下载到PLD器件中去才能实现设计的要求，熔断丝文件的下载一般须通过编程器进行下载。　　编程器是一种专门用于对可编程器（如EPROM,EEPROM,GAL,CPLD,PAL等）进行编程的专业设备，常见的编程器有台湾河洛公司的ALL系列、南京西尔特公司的Super系列等。编程器通常通过计算机的并行打印器将JED文件

4、下载到编程器中，编程器再将JED文件根据器件的特点将其写入器件内部，从而达到下载的目的。下图给出了PLD的设计过程。　　2、可编程器件设计软件简介　　可编程器件的设计软件种类很多，各大器件厂家及一些软件公司都开发了一系列的设计软件，正是由于这些软件才推动了可编程器件的快速发展。　　通常根据逻辑功能的描述方法分为：语言描述和原理图描述设计两大类。常见的如DATAI/O公司的BAEL语言、四通公司ASIC事业部开发的针对GAL器件的FM(FastMAP)软件等属于语言描述类设计软件；DATAI/O公司的Synario软件，Orcad公司

5、的PLD等软件属于电路图描述或电路图描述与语言描述相拼命的软件。这里主要以DATAI/O公司的Synario软件为例说明GAL器件的设计过程，同时该软件还可以开发Lattice公司的pLSI器件和ispLSI器件等。　　2.1.ABEL-HDL语言　　ABEL-HDL语言是一种用语言来描述器件逻辑功能的设计语言，它与其它计算机语言一样有一些关键字及一些规定。　　ABEL-HDL基本算术运算符号　　(1)基本的运算表示　　ABEL-HDL语言运算可分为逻辑运算和算术运算。下面两个表格分别列出了两种运算的符号及功能，下面表格中红底的项为

6、时序电路中才会使用到。　　ABEL-HDL基本逻辑运算符号　　ABEL-HDL基本算术运算符号　　(2)关键字　　3)ABEL语言设计举例　　例　写出全加器的ABEL-HDL语言的源文件。　　分析：在组合逻辑电路中我们分析了全加器的电路，我们可以用真值表、逻辑表达式、电路图等几种方式来描述其逻辑功能。其表达式写为：　　其值表可写为：　　该逻辑用真值表和表达式皆可以表示，即ABEL的源文件可以有两种表达方式。　　源文件1:用表达式来表示　　源文件2:用真值表来表示　　只要将上面的源文件中Equations起的三行用下面一段代替即可。　

7、　2.2.原理图输入法　　ABEL-HDL语言作为一种逻辑描述语言可以进行PLD的设计，但由于有一些电路已经有了图纸，人们希望能直接将原理图写入PLD电路中去，省去进行程序设计的时间，随着计算机图形化界面的发展，现在利用电路图进行逻辑描述的软件功能愈来愈多。　　下图为一半加器的电路图，从图上可看出其包括以下几个部分：　　(1)逻辑符号：它可以是标准符号库的符号，也可以是代表其它电路功能的符号，如图中的异或门、与门符号，它代表了异或、与门的功能，但在软件上常常是英制的符号，所以读者使用是应加以注意；　　(2)连线：用来连接各个符号，其

8、功能相当于实际电路的导线；　　(3)I/O标志：它用来标明电原理图的输入、输出信号，信号的方向（输入、输出、双向），及输入／输出脚对应于器件引脚号；　　(4)图片和文字：用于帮助说明电路的功能，便于理解电路的原理，对整个电路原理没有实