第7章 高密度可编程器件.ppt

第7章?高密度可编程器件? ;CPLD:集成规模大于1000门(等效门）以上。 其结构与GAL无本质区别，依然是由与阵列、或阵列、输入缓冲、输入缓冲电路、输出宏单元组成。 其与阵列比GAL大得多:这不是靠简单的增大阵列的输入、输出口达到（这样会增大芯片成本并影响运行速度）。 在CPLD中，通常将整个逻辑分为几个区。每个区相当于一个大的GAL或数个GAL的组合，再用总线实现各区之间的逻辑互连，如美国Lattice公司的ISP器件。 ;FPGA：现场可编程门阵列 现场可编程：用户在自己的工作室内编程 由于门阵列中的基本器件是门，用门来组成触发器进而构成电路和系统，其互连远比PLD的与、或加触发器的结构复杂,所以在构造FPGA时改用了单元结构,即在阵列的各个节点上放的不再是一个单独的门，而是门、触发器等做成的逻辑单元，并在各个单元之间预先制作了许多连线关系依靠连接点的合适配置，实现各逻辑单元之间的互连。 ;7.1 在系统可编程技术 7.2? ISP器件的结构与原理 7.3?? 在系统编程原理 7.4 FPGA器件 7.5 基于可编程器件的电路设计实例分析 ;7.1 .在系统可编程技术 ;;7.2??ISPLSI器件的结构与原理 ;1016;;;;;GLB的组态功能很强,可有五种组态模式:;;;;;;;;;为进一步提高器件的灵活性，ispLSI器件还可使GLB的 输出跨过ORP直接与I/O单元相连. ;;;;;;全 局 布 线 区;全 局 布 线 区;全 局 布 线 区;全 局 布 线 区;全 局 布 线 区;7.3??在系统编程原理 ;;E2CMOS 单元阵列;;;器??件 ; ISP编程的接口只有5个信号： MODE：?模式控制输入，为编程状态机控制线； SDI：??串行数据输入，同时也是编程状态机的控制线； SDO：? 串行数据输出； SCLK：?串行时钟输入； ispEN ：?在系统编程使能输入，控制器件的操作模式， 并切换SDI，SD0，SCLK，MODE信号线的功能，一旦被拉 低，器件即进入编程模式。 *对于MODE?,SDI，?SDO，?SCLK这4个引脚，只有当引脚ispEN为低电平时才能接受编程电缆送来的编程信息； 当ispEN为高电平(正常状态)时，它们都可作为输入端(直通输入端)使用。; 对某一行的编程过程包括： ①?按地址和命令将JED文件中的数据??SDI端串行装入数据寄存器； ②?将编程数据写进E2CMOS逻辑单元； ③?将写入的数据自SDO移出校验等三个操作。 ispLSI中安排了一个编程状态机来控制编程操作的执行 编程状态机实际上是有三个状态的时序机，如图所示。 三个状态分别为闲置状态、移位状态和执行状态。 控制编程状态机状态转换的信号有两个：?MODE和SDI ;闲置状态 （正常工作）;闲置状态 （正常工作）;;;ISP编程接口非常简单，只需要一个简单的编程电缆和 一台PC机就可以完成器件编程，共有5根信号线：模式 控制输入MODE、串行数据输入SDI、串行数据输出SDO、 串行时钟输入SCLK和在系统编程输入ispEN，PC机可以 通过这5根信号线完成编程数据传递和编程操作 。 ;为了保证信号的完整性和驱动能力，在电缆的一端还装有 一片74HC367，如图，目标板上必须有相应的接插件，将 编程信号引入到ISP器件。; 可以利用目标板直接对ISP器件编程。编程的关键在于提供准确定时的ISP编程信号。至于ISP编程硬件的构置，完全取决于存储器件的类型和ISP器件的编程方法。图中列出了用户系统编程的结构示例 。 ;;如果一块线路板上装有多块Lattice?ISP器件，不必对每 块器件都安排一个编程接口，只要总的安排一个接口就 行了。Lattice?ISP器件有一种特殊的串行编程方式，称 称为菊花链结构(Daisy?Chain)，其硬件接口简单，编程 效率高，并且容易实现。 其特点是多片合用一套ISP编程接口，每片的SDI输入端 与前面一片的SDO输出端相连，最前面一片的SDI端和最 最后一片的SDO端与ISP编程接口相连，构成一类似移位 寄存器的链形结构。链中的器件数可以很多，只要不超 出接口的驱动能力即可。 ;;闲置状态 （正常工作）;闲置状态 （正常工作）;闲置状态 （正常工作）;7.4 FPGA器件;7.4.1 FPGA的基本结构;7.4.1 FPGA的基本结构;1.可编程输入输出单元;2.基本可编程逻辑单元;3.嵌入式RAM块;4.丰富的布线资源;5.底层嵌入功能单元;6.内嵌专用硬核 ; ; ;1.Cyclone系列FPGA ;