可编程逻辑器件原理与应用第一章基础讲义.ppt

查找表单元内部结构（LUT) 1.1.1.4 FPGA的结构 实际逻辑电路 LUT的实现方式 a,b,c,d 输入 逻辑输出 地址 RAM中存储的内容 0000 0 0000 0 0001 0 0001 0 .... 0 ... 0 1111 1 1111 1 1.1.1.4 FPGA的结构 1.1.1.4 FPGA的结构 Altera公司FPGA芯片的命名规则为：工艺+型号+封装+管脚+温度+芯片速度+（可选后缀）。 图1-16 Altera公司 FPGA器件型号命名示意 1.1.2 CPLD/FPGA开发语言和开发流程 1.1.2.1 硬件描述语言 1.1.2.2 基本开发流程 1.1.2.3 编程方式 1.1.2.1 硬件描述语言 HDL硬件描述语言是一种用文本形式的方法来描述数字电路和系统的语言。VDHL和Verilog HDL两种HDL语言广泛应用。 HDL（Hardware Description Language)语言包括VHDL、Verilog HDL语言、ABEL-HDL和AHDL等。 VHDL（Very High Speed Integrated Circuit)1982年美国国防部为军事研发，1987年形成IEEE标准版本。 Verilog HDL语言在1983年由GDA公司的PhilMoorby首创。 1995年形成了IEEE标准版本。 1.1.2.2 基本开发流程 对可编程逻辑器件的设计方法包括硬件设计和软件设计两部分。 硬件包括CPLD/FPGA芯片电路、存储器、输入输出接口电路以及其它外围设备，软件是相应的HDL程序或嵌入式C程序。 对于CPLD/FPGA设计一般采用自顶向下，按照层次化、结构化的设计方法，从系统级到功能模块的软、硬件协同设计，达到软、硬件的无缝结合。 图1-17 CPLD/FPGA典型设计流程 1.1.2.2 基本开发流程 配置(configuration)是对FPGA的内容进行编程的过程。 每次上电后都需要进行配置是基于SRAM工艺FPGA的一个特点，也可以说是一个缺点。FPGA配置过程如下： 1.1.2.3 编程方式 1.1.2.3 编程方式 根据FPGA在配置电路中的角色，可以将配置方式分为三类： 1.FPGA主动串行(AS----Active Serial)方式 2. JTAG方式 3. FPGA被动(Passive)方式 1.1.3 Quartus II 开发环境及应用 可编程逻辑器件原理与应用 电子通信工程系 第1章 学习使用可编程逻辑器件开发环境 1.1.1 认识可编程逻辑器件 数字集成电路 通用集成电路 专用集成电路 优点：成本低 缺点：难以满足复杂 电路要求 优点：针对专门用途 经过优化 缺点：开发周期长、 成本高风险大 1.1.1 认识可编程逻辑器件 2 可编程逻辑器件的发展概况 图1-6 可编程逻辑器件发展概况 时间 可编程逻辑器件类型或技术 功能特点 20世纪70年代初至70年代中期 PROM EPROM E2PROM 受结构的限制只能完成简单的数字逻辑功能。 20世纪70年代中期至80年代 PLA、PAL、GAL EPLD 在结构上较PROM复杂，基于“与或阵列”实现大量的逻辑组合功能。 EPLD是改进的GAL，集成度更高。 20世纪80年代中至90年代末 CPLD FPGA 提高了逻辑运算的速度，体系结构和逻辑单元灵活，集成度高，编程方式灵活。 20世纪90年代末至今 SOPC SOC 由于内嵌了复杂的功能模块可实现系统级电路设计。 1.1.1 认识可编程逻辑器件 1.6 可编程逻辑器件与FPGA 输出 电路 与 阵 列 输入 电路 或 阵 列 。 。 。 。 。 。 。 。 输入 输出 输入项 乘积项 或项 简单PLD的基本结构 1.1.1.2 简单PLD的结构 PLD中或阵列表示 阵列线连接表示 简单PLD的逻辑表示 PLD的互补缓冲器 PLD的互补输入 PLD中与阵列表示 1.1.1.2 简单PLD的结构 1.1.1.2 简单PLD的结构 1.逻辑阵列：由与或阵列和反相器组成。 在与或阵列中每一个交叉点都是一个可编程熔丝，如果导通就是实现“与”逻辑，在“与”阵列后一般还有一个“或”阵列，用以完成最小逻辑表达式中的“或”关系。 另外，通过反相器可以得到信号的反变量，这样通过可编程与或阵列可以实现任意组合逻辑。 图