第章EDA技术概述.pptVIP

1、 PLD器件概述 1、 PLD器件概述 ⑵PLD的集成度分类 PLD连接表示法 ⑴ 低密度PLD的原理与结构 ⑵ 高密度CPLD的原理与结构 典型CPLD器件的结构 ⑶ 高密度FPGA的原理与结构 ⑶ 高密度FPGA的原理与结构 查找表原理 典型FPGA的结构 3 CPLD/FPGA边界扫描测试技术 4 FPGA/CPLD的编程与配置 4 FPGA/CPLD的编程与配置 5 FPGA/CPLD器件种类概述 目前 FPGA 领域主要的供应商是Xilinx(赛灵思) 、Altera、Actel 和Lattice(莱迪思 )。其中 Altera 和Xilinx主要生产一般用途 FPGA，其主要产品采用 RAM 工艺。Actel 主要提供非易失性FPGA，产品主要基于反熔丝工艺和FLASH 工艺。 5 FPGA/CPLD器件种类概述 Lattice (莱迪思 )公司产品网站 5 FPGA/CPLD器件 5 FPGA/CPLD器件种类概述 Xilinx公司低端产品组合最大容量对比表 Xilinx公司应用领域 5 FPGA/CPLD器件种类概述 6 FPGA/CPLD的发展趋势 新型FPGA 芯片功能结构 主要由 6 部分完成，分别为 ： 可编程输入输出单元 基本可编程逻辑单元 完整的时钟管理 嵌入块式 RAM 丰富的布线资源 内嵌的底层功能单元和内嵌专用硬件模块。 新型FPGA 芯片功能结构 新型FPGA 芯片功能结构 1． 可编程输入输出单元(IOB) 可编程输入 / 输出单元简称 I/O 单元，是芯片与外界电路的接口部分，完成不同电气特性下对输入 / 输出信号的驱动与匹配要求。 FPGA 内的 I/O 按组分类，每组都能够独立地支持不同的 I/O标准。通过软件的灵活配置，可适配不同的电气标准与 I/O 物理特性，可以调整驱动电流的大小，可以改变上、下拉电阻。目前，I/O 口的频率也越来越高，一些高端的 FPGA 通过 DDR 寄存器技术可以支持高达 2Gbps 的数据速率。 新型FPGA 芯片功能结构 2．可配置逻辑块(CLB) CLB 是 FPGA 内的基本逻辑单元。CLB 的实际数量和特性会依器件的不同而不同，但是每个 CLB 都包含一个可配置开关矩阵，此矩阵由 4 或 6 个输入、一些选型电路 ( 多路复用器等 ) 和触发器组成。 开关矩阵是高度灵活的，可以对其进行配置以便处理组合逻辑、移位寄存器或 RAM。 每个 CLB 模块不仅可以用于实现组合逻辑、时序逻辑，还可以配置为分布式 RAM 和分布式 ROM。 新型FPGA 芯片功能结构 3．数字时钟管理模块(DCM) 业内大多数 FPGA 均提供数字时钟管理 相位环路锁定能够提供精确的时钟综合，且能够降低抖动，并实现过滤功能。 新型FPGA 芯片功能结构 4．嵌入式块RAM(BRAM) 大多数 FPGA 都具有内嵌的块 RAM，这大大拓展了 FPGA 的应用范围和灵活性。块 RAM 可被配置为单端口RAM、双端口RAM、内容地址存储器(CAM)以及FIFO等常用存储结构。 新型FPGA 芯片功能结构 5． 丰富的布线资源 布线资源连通 FPGA 内部的所有单元，而连线的长度和工艺决定着信号在连线上的驱动能力和传输速度。FPGA 芯片内部有着丰富的布线资源，根据工艺、长度、宽度和分布位置的不同而划分为４类不同的类别。 第一类是全局布线资源，用于芯片内部全局时钟和全局复位 / 置位的布线 ； 第二类是长线资源，用以完成芯片Bank 间的高速信号和第二全局时钟信号的布线 ； 第三类是短线资源，用于完成基本逻辑单元之间的逻辑互连和布线 ； 第四类是分布式的布线资源，用于专有时钟、复位等控制信号线。 新型FPGA 芯片功能结构 6． 底层内嵌功能单元 内嵌功能模块主要指DLL(DelayLocked Loop)、PLL(Phase Locked Loop)、DSP 等软处理核 (Soft Core)。现在越来越丰富的内嵌功能单元，使得单片 FPGA 成为了系统级的设计工具，使其具备了软硬件联合设计的能力，逐步向 SOC 平台过渡。 新型FPGA 芯片功能结构 7. 内嵌专用硬核 内嵌专用硬核是相对底层嵌入的软核而言的，指 FPGA 处理能力强大的硬核 (Hard Core)，等效于 ASIC 电路。为了提高 FPGA 性能，芯片生产商在芯片内部集成了一些专用的硬核。例如 ：为了提高 FPGA 的乘法速度，主流的 FPGA 中都集成了专用乘法器 ；为了适用通信总线与