第2章 可编程逻辑器件设计方法57146.pptVIP

可编程逻辑器件设计方法 何宾 2010.07 第2章 可编程逻辑器件设计方法-本章概述 根据产品的产量、设计周期等几个因素，一般将IC （Integrated Circuit）设计方法上分为6类： 1、全定制法；如ROM，RAM或PLA等； 2、定制法，通常包括标准单元法和通用单元法； 3、半定制法，通常包括数字电路门阵列和线性阵列； 4、模块编译法，对设计模块进行描述，然后通过编译 直接得到电路掩膜版图； 5、可编程逻辑器件法，通常是指PAL、PLA、GAL器 件和CPLD器件； 6、逻辑单元阵列法，通常是指现场可编程门阵列FPGA 器件； 第2章 可编程逻辑器件设计方法-本章概述 　 可编程逻辑器件法和逻辑单元阵列法是本书所要介绍 的内容。 本章首先介绍了可编程逻辑的基础知识，然后介绍了 PLD芯片的制造工艺，在此基础上介绍了CPLD芯片和 FPGA芯片的内部结构，最后对Xilinx的CPLD和FPGA芯 片的特性进行了详细的介绍。 第2章 可编程逻辑器件设计方法-可编程逻辑器件概述 可编程逻辑器件（Programmable Logic Device，PLD） 起源于20世纪70年代，是在专用集成电路（ASIC）的基 础上发展起来的一种新型逻辑器件，是当今数字系统设计 的主要硬件平台. 其主要特点: 　 1、由用户通过软件进行配置和编程，从而完成某 种 特定的功能，且可以反复擦写； 　 2、在修改和升级PLD时，不需额外地改变PCB电路 板，只是在计算机上修改和更新程序，使硬件设工作成为 软件开发工作，缩短了系统设计的周期，提高了实现的灵 活性并降低了成本. 第2章 可编程逻辑器件设计方法-可编程逻辑器件概述 　 可编程逻辑器件PLD包含两个基本部分： 1)逻辑阵列 2)输出单元或宏单元。 逻辑阵列是设计人员可以编程的部分。设计人员可以 通过宏单元改变PLD的输出结构。 输入信号通过“与”矩阵，产生输入信号的乘积项组 合，然后通过“或”矩阵相加，在经过输出单元或宏单元 输出。 其实，根据数字电路可以知道任何逻辑功能均可以通 过卡诺图和摩根定理化简得到“积之和”逻辑方程。 第2章 可编程逻辑器件设计方法-可编程逻辑器件概述 　以“与/或”阵列为基础的PLD器件包括4种基本类型： 　１、编程只读存储器（Programmable Read Only Memory，PROM）； 　２、现场可编程逻辑阵列（Field Programmable Logic Array，FPLA）； 　３、可编程阵列逻辑（Programmable Array Logic， PAL）； 　４、通用阵列逻辑（Generic Array Logic，GAL）； 第2章 可编程逻辑器件设计方法-PLD产品分类 可编程逻辑器件按照颗粒度可以分为3类： 小颗粒度（“门海（sea of gates）”架构） 中等颗粒度（如：FPGA） 大颗粒度（如：CPLD） 第2章 可编程逻辑器件设计方法-PLD产品分类 按编程工艺可以分为四类： 熔丝（Fuse）和反熔丝（Antifuse）编程器件， 可擦除的可编程只读存储器（UEPROM）编程器件 电信号可擦除的可编程只读存储器（EEPROM）编 程器件（如：CPLD） SRAM编程器件（如：FPGA）。 前3类为非易失性器件，编程后，配置数据保留在器 件上；第4类为易失性器件，掉电后配置数据会丢失， 因此在每次上电后需要重新进行数据配置。 第2章 可编程逻辑器件设计方法-可编程逻辑器件的发展历史 　　可编程逻辑器件的发展可以划分为4个阶段，即从20 世纪70年代初到70年代中为第1阶段，20世纪70年代中到 80年代中为第2阶段，20世纪80年代到90年代末为第3阶 段，20世纪90年代末到目前为第4阶段。 第2章 可编程逻辑器件设计方法-可编程逻辑器件的发展历史 1、第1阶段的可编程器件只有简单的可编程只读 存储器（PROM）、紫外线可擦除只读存储器 （EPROM）和电可擦只读存储器（EEPROM）3种，由 于结构的限制，它们只能完成简单的数字逻辑功能。 2、第2阶段出现了结构上稍微复杂的可编程阵列 逻辑（PAL）和通用阵列逻辑（GAL）器件，正式被称 为PLD，能够完成各种逻辑运算功能。典型的PLD由 “与”、“非”阵列组成，用“与或”表达式来实现任意组合 逻辑，所以PLD能以乘积和形式完成大量的逻辑组合。 第2章 可编程逻辑器件设计方法-可