第二章PLD硬件特性与编程技术.ppt

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1、第2章PLD硬件特性与编程技术重点：基于查找表结构和乘积项结构的PLD产品的原理掌握：当前主流PLD厂商的产品及其编程下载技术2.1PLD概述图2-1基本PLD器件的原理结构图2.1PLD概述2.1PLD概述2.1PLD概述2.1.2PLD的分类从编程工艺上划分:1．熔丝(Fuse)型器件。2．反熔丝(Anti-fuse)型器件。3．EPROM型。称为紫外线擦除电可编程逻辑器件。4．EEPROM型。5．SRAM型。6．Flash型。2.2低密度PLD可编程原理2.2低密度PLD可编程原理2.2低密度PLD可编程

2、原理2.2低密度PLD可编程原理2.2低密度PLD可编程原理2.2低密度PLD可编程原理2.2低密度PLD可编程原理2.2低密度PLD可编程原理2.2低密度PLD可编程原理缺点：PROM是采用固定的与阵列和可编程的或阵列组成的PLD，由于输入变量的增加会引起存储容量的急剧上升，只能用于简单组合电路的编程。为了克服PROM缺点，出现了PLA（ProgrammableLogicArray），PLA是由可编程的与阵列和可编程的或阵列组成的，克服了PROM随着输入变量的增加规模迅速增加的问题。如图：2.2低密度PLD可

3、编程原理2.2低密度PLD可编程原理2.2低密度PLD可编程原理缺点：由于与阵列和或阵列都可编程，软件算法复杂，编程后器件运行速度慢，只能在小规模逻辑电路上应用。二十世纪七十年代末，AMD公司对PLA进行了改进，推出了PAL（ProgrammableArrayLogic）器件，PAL与PLA相似，也由与阵列和或阵列组成，但在编程接点上与PAL不同，而与PROM相似，或阵列是固定的，只有与阵列可编程。2.2低密度PLD可编程原理2.2低密度PLD可编程原理优点：简化了编程算法，运行速度也提高了，适用于中小规模可编

4、程电路缺点：一种输出I/O结构方式就有一种PAL器件，给生产、使用带来不便，一次可编程以上可编程器件，都是乘积项可编程结构，都只解决了组合逻辑电路的可编程问题，对于时序电路，需要另外加上锁存器、触发器2.2低密度PLD可编程原理2.2低密度PLD可编程原理GAL即通用阵列逻辑器件，首次在PLD上采用了EEPROM工艺，使得GAL具有电可擦除重复编程的特点，彻底解决了熔丝型可编程器件的一次可编程问题。GAL在“与-或”阵列结构上沿用了PAL的与阵列可编程、或阵列固定的结构，但对PAL的输出I/O结构进行了较大的改

5、进，在GAL的输出部分增加了输出逻辑宏单元OLMC(OutputMacroCell)。2.3CPLD的结构与可编程原理2.3CPLD的结构与可编程原理MAX7000结构包含逻辑阵列块（LAB，LogicArrayBlock)（宏单元、扩展乘积项）、可编程连线阵列（PIA，ProgrammmableInterconnectArray）和I/O控制块。一个LAB由16个宏单元构成，多个宏单元通过LAB连接后通过全局接入总线I/O控制块。2.3CPLD的结构与可编程原理2.4FPGA的结构与工作原理采用此种结构的PL

6、D芯片也成为FPGA.Altera的ACEX、APEX、Cyclone系列，Xilinx公司的Spartan系列等2.4FPGA的结构与工作原理a、b、c、d逻辑输出地址RAM内容00000000000001000010…0…011111111112.4FPGA的结构与工作原理2.4FPGA的结构与工作原理PLD与FPGA的选择FPGA：SRAM工艺，掉电后程序丢失，要外挂配置芯片，理论擦写百万次以上，电路门级可达千万CPLD：EEPROM或Flash工艺，直接烧写，程序掉电不消失，可擦写几百次，门数较少10万

7、门一下2.4FPGA的结构与工作原理PLD与FPGA的选择应用需要的逻辑规模应用的速度要求功耗可靠性价格开发环境和开发人员熟悉程度2.5硬件测试技术2.5.1内部逻辑测试在ASIC设计中的扫描寄存器，是可测性设计的一种，原理是把ASIC中关键逻辑部分的普通寄存器用测试扫描寄存器来代替，在测试中可以动态地测试、分析设计其中寄存器所处的状态，甚至对某个寄存器加以激励信号，改变该寄存器的状态。2.6FPGA/CPLD产品概述CPLD/FPGA产品型号标识组成（1）产品系列代码：如ALTERA公司的FLEX器件系列代码

8、为EPF。（2）特征代码：也即集成度，CPLD产品一般以逻辑宏单元数描述，而FPGA一般以有效逻辑门来描述。如ALTERA公司的EPF10K10中后一个10，代表典型产品集成度是10K。要注意有效门与可用门不同。2.6FPGA/CPLD产品概述（3）封装代码：如ALTERA公司的EPM7128SLC84中的LC，表示采用PLCC封装（PlasticLeadedChipCarrier，塑