第八章--可编程逻辑器件与VHDL语言(简介)

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第八章 可编程逻辑器件与,VHDL,语言,第一节 可编程逻辑器件概述,第二节 可编程逻辑器件,第三节 硬件描述语言,VHDL,的基本语法,第四节 基本的,VHDL,的并行语句和串行语句,第五节 基本硬件电路模块的,VHDL,模型,22,在数字电子系统领域，存在三种基本的器件类型：存储器、微处理器和逻辑器件。,存储器,用来存储二进制信息，如数据表或数据库的内容。,微处理器,执行软件指令来完成范围广泛的任务，如运行字处理程序或视频游戏。,逻辑器件,提供特定的功能，包括器件与器件间的接口、数据通信、信号处理、数据显示、定时和控制操作、以及系统运行所需要的所有其它功能。,第一节 可编程逻辑器件概述,22,逻辑器件可分为两大类 ：固定逻辑器件和可编程逻辑器件。,固定逻辑器件中的电路是永久性的，它们完成一种或一组功能 ，一旦制造完成，就无法改变。,可编程逻辑器件（,PLD,）是能够为用户提供范围更广泛的多种逻辑功能，它是一种软硬件相结合的技术。通过软件程序来支持硬件电路，从而完成许多种不同的功能。,第一节 可编程逻辑器件概述,22,第一节 可编程逻辑器件概述,一、可编程逻辑器件的发展历史,PROM/PLA PAL GAL FPGA/EPLD,ISP,（,CPLD,）,SOC,二、可编程逻辑器件的分类,（一）按集成度分类,1.,低密度可编程逻辑器件,LDPLD,（,Low Density PLD,）,2.,高密度可编程逻辑器件,HDPLD,（,High Density PLD,）,22,(,二,),按基本结构分类,1.PLD,器件：基本结构为与,-,或阵列,2.FPGA,器件：基本结构为门阵列,(,三,),按编程工艺分类,1,熔丝（,Fuse,）或反熔丝（,Anti-Fuse,）编程工艺,的器件,2,UVEPROM,编程工艺的器件,3,EEPROM,编程工艺的器件,4,FLASH,（闪速存储器）编程工艺的器件,5,SRAM,编程工艺的器件,(,四,),按照制造工艺：还可分为双极型和,MOS,型,(,五,),其它分类方法：简单可编程,SPLD,和复杂可编,程,CPLD,22,三、可编程逻辑器件中信号连接关系的表示和门电路的惯用画法,连接方法,门电路的惯用画法,互补输出缓冲器,三态输出缓冲器,22,四、与,-,或阵列图：用多个与门和或门构成的一种阵列结构,简化形式,22,第二节 可编程逻辑器件,22,可编程逻辑器件的两种类型是现场可编程门阵列（,FPGA,）和复杂可编程逻辑器件（,CPLD,）。,FPGA,提供了最高的逻辑密度、最丰富的特性和最高的性能。现在最新的,FPGA,器件，如,Xilinx,Virtex,系列中的部分器件，可提供八百万“系统门”（相对逻辑密度）。,FPGA,应用范围比较广泛，从数据处理和存储直到仪器仪表、电信和数字信号处理等。,CPLD,提供的逻辑资源少得多，最高约,1,万门。但是,CPLD,提供了非常好的可预测性，因此对于关键的控制应用非常理想。而且,CPLD,器件需要的功耗极低，并且价格低廉，从而使其对于成本敏感的、电池供电的便携式应用（如移动电话和数字手持助理）非常理想。,第三节 硬件描述语言,VHDL,软件环境：,Altera,公司的,MAX,Plus,和,Quartus,II,开发环境 ；,Xilinx,公司的,ISE10.1,开发环境。,硬件描述语言（,Hardware Description Language,，,HDL,）是硬件设计者和电子设计自动（,Electronic Design Automation,，,EDA,）工具之间的界面。设计者使用,HDL,来描述自己的设计方案（或设计要求、设计意图），并把这个描述告诉,EDA,工具，最后在,EDA,工具的帮助下进行详细设计和验证。,成为,IEEE,标准的两种,HDL,：,1,VHDL,：主要用于设计数字电路,Very High Speed Integrated Circuit HDL,2,Verilog,-HDL,：有模拟电路设计的能力,22,第五节 基本硬件电路模块的,VHDL,模型,二输入与门的,VHDL,描述,ENTITY and2_gate IS,PORT ( a, b : IN Bit; y : OUT Bit );,END and2_gate;,ARCHITECTURE basic OF and2_gate IS,BEGIN,PROCESS(a,b,),BEGIN,y = a AND b ;,END PROCESS and2_behavior;,END basic;,22,