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现场可编程门阵列 （FPGA) 主要内容 • FPGA简介 • 可编程逻辑器件的发展历程 • FPGA的开发 • FPGA结构与原理 • FPGA厂商 • 两个最大的FPGA厂商比较 • FPGA在实时数字图像处理中的应用 • 可编程逻辑器件的发展趋势 一、FPGA简介 • FPGA—现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array) • FPGA是电子设计领域中最具活力和发展 前途的一项技术，它的影响丝毫不亚于 70年代单片机的发明和使用。 • FPGA能做什么呢？ 二、可编程逻辑器件的发展历程 • 只读存贮器(PROM)、紫外线可擦除只读存贮 器(EPROM)和电可擦除只读存贮器(EEPROM) • 可编程逻辑器件(PLD) ，主要有PAL(可编程阵 列逻辑)和GAL(通用阵列逻辑) 。 • 20世纪80年代中期。Altera和Xilinx分别推出 了类似于PAL结构的扩展型CPLD(Complex Programmab1e Logic Dvice)和与标准门阵列类 似的FPGA(Field Programmable Gate Array) FPGA与CPLD的优点 • 随着VLSI工艺的不断提高，单一芯片内部可以容纳上 百万个晶体管，FPGA ／CPLD芯片的规模也越来越大， 其单片逻辑门数已达到上百万门，它所能实现的功能 也越来越强，同时也可以实现系统集成。 • FPGA ／CPLD芯片在出厂之前都做过百分之百的测试， 不需要设计人员承担投片风险和费用，设计人员只需 在自己的实验室里就可以通过相关的软硬件环境来完 成芯片的最终功能设计。所以，FPGA ／CPLD 的资金 投入小，节省了许多潜在的花费。 • 用户可以反复地编程、擦除、使用或者在外围电路不 动的情况下用不同软件就可实现不同的功能。所以， 用FPGA ／CPLD 试制样片，能以最快的速度占领市场。 三、FPGA 的开发 • FPGA的开发软件与设计流程 • FPGA器件结构与原理 设计流程 设计输入 多种设计输入方法 • 原理图式图形设计输入 • 文本编辑 VHDL, Verilog, AHDL, XABEL • 内存编辑 Hex, Mif • 第三方工具 EDIF,HDL,VQM 设计综合 综合工具 Leonardo Spectrum* FPGA Compiler II Standard* Altera Edition* FPGA Express* Synplicity Synplify* 设计仿真 仿真工具 •ModelSim* •ModelSim OEM* •Cadence Verilog-XL •Innoveda BLAST •PrimeTime* •Synopsys VCS •Synopsys VSS 设计实现 • 网表的映射 • 布局布线 • 产生器件编程数据 配置与下载 设计流程 四、FPGA结构与原理 • 基于乘积项（Product-Term) 的FPGA结构 采用这种结构的PLD芯片有： Altera 的MAX7000 ，MAX3000系列（EEPROM工 艺）, Xilinx 的XC9500系列（Flash工艺） Lattice,Cypress 的大部分产品（EEPROM工艺） 基于乘积项的FPGA 内部结构 宏单元结构 f=(A or B) and C and (not D)=(A and C and (not D )) or ( B and C a