eda设计与应用ppt第2章.ppt

第2章FPGA CPLD器件 2 1PLD器件概述2 2PLD的基本原理与结构2 3低密度PLD的原理与结构2 4CPLD的原理与结构2 5FPGA的原理与结构2 6FPGA CPLD的编程元件2 7边界扫描测试技术2 8FPGA CPLD的编程与配置2 9FPGA CPLD器件概述2 10FPGA CPLD的发展趋势 内容 第2章FPGA CPLD器件 2 1PLD器件概述 PLD的发展历程 熔丝编程的PROM和PLA器件 AMD公司推出PAL器件 GAL器件 FPGA器件EPLD器件 CPLD器件 内嵌复杂功能模块的SoPC 1985年 美国Xilinx公司推出了现场可编程门阵列 FPGA FieldProgrammableGateArray CPLD ComplexProgrammableLogicDevice 即复杂可编程逻辑器件 是从EPLD改进而来的 PLD的发展 PLD的集成度分类 一般将GAL22V10 500门 750门 作为简单PLD和高密度PLD的分水岭 四种SPLD器件的区别 PLD器件按照可以编程的次数可以分为两类 1 一次性编程器件 OTP OneTimeProgrammable 2 可多次编程器件OTP类器件的特点是 只允许对器件编程一次 不能修改 而可多次编程器件则允许对器件多次编程 适合于在科研开发中使用 按编程特点分类 1 熔丝 Fuse 2 反熔丝 Antifuse 编程元件 3 紫外线擦除 电可编程 如EPROM 4 电擦除 电可编程方式 EEPROM 快闪存储器 FlashMemory 如多数CPLD 5 静态存储器 SRAM 结构 如多数FPGA 按编程元件和编程工艺分类 非易失性器件 易失性器件 PLD器件的原理结构图 2 2PLD的基本原理与结构 数字电路符号表示 数字逻辑电路的两种国标符号对照 PLD电路符号表示 PLD的输入缓冲电路 PLD与阵列表示 PLD或阵列表示 PLD连接表示法 2 3低密度PLD的原理与结构 PROM PROM的逻辑阵列结构 PROM PROM表达的PLD阵列图 PROM 用PROM完成半加器逻辑阵列 PLA PLA逻辑阵列示意图 PAL PAL结构PAL的常用表示 PAL PAL22V10部分结构图 GAL GAL22V10的结构 局部 GAL22V10的OLMC结构 CPLD器件的结构 2 4CPLD的原理与结构 CPLD器件宏单元内部结构示意图 典型CPLD器件的结构 MAX7000S器件的内部结构 MAX7000S器件的宏单元结构 MispLSI1032器件的GLB的结构 XC9500器件的宏单元结构 2 5FPGA的原理与结构 查找表结构 查找表原理 查找表结构 4输入LUT及内部结构图 FPGA器件的内部结构示意图 典型FPGA的结构 XC4000器件的CLB结构 Cyclone器件的LE结构 普通模式 典型FPGA的结构 1 熔丝 Fuse 型器件 2 反熔丝 Anti fuse 型器件 3 EPROM型 紫外线擦除电可编程 4 EEPROM型 6 SRAM型 5 Flash型 2 6FPGA CPLD的编程元件 边界扫描电路结构 为了解决超大规模集成电路 VLSI 的测试问题 自1986年开始 IC领域的专家成立了 联合测试行动组 JTAG JointTestActionGroup 并制定出了IEEE1149 1边界扫描测试 BST BoundaryScanTest 技术规范 2 7边界扫描测试技术 边界扫描IO引脚功能 边界扫描数据移位方式 2 8FPGA CPLD的编程与配置 未编程前先焊接安装 减少对器件的触摸和损伤不计较器件的封装形式 系统内编程 ISP 样机制造方便支持生产和测试流程中的修改 在系统现场重编程修改 允许现场硬件升级迅速方便地提升功能 ISP功能提高设计和应用的灵活性 下载接口引脚信号名称 2 8FPGA CPLD的编程与配置 USB Blaster下载电缆 JTAG方式的在系统编程 CPLD编程下载连接图 JTAG方式的在系统编程 多个MAX器件的JTAG链配置方式 FPGA器件的配置 Cyclone器件的AS模式配置电路 FPGA专用配置器件 EPCS器件配置FPGA的电路原理图 使用单片机配置FPGA 微处理器PS模式配置FPGA的电路连接图 2 9FPGA CPLD器件概述 Lattice公司CPLD器件系列 ispLSI器件的结构与特点 1 采用UltraMOS工艺 2 系统可编程功能 所有的ispLSI器件均支持ISP功能 3 边界扫描测试功能 4 加密功能 5 短路保护功能 2 9FPGA CPLD器件概述 Lattice公司CPLD器件系列 ispMACH4000系列 LatticeEC ECP系列 ispMACH4000系列CPLD器件有3 3V 2 5V和1 8V三种供电电压 分别属于ispMACH4000V ispMACH4000B和ispMACH4000C器件系列 2 9FPGA CPLD器件概述 Xilinx公司的FPGA和CPLD器件系列 1 Virtex 4系列FPGA 2 Spartan Spartan 3 Spartan3E器件系列 3 XC9500 XC9500XL系列CPLD 4 XilinxFPGA配置器件SPROM 5 Xilinx的IP核 2 9FPGA CPLD器件概述 Altera公司FPGA和CPLD器件系列 1 StratixII系列FPGA 2 Stratix系列FPGA 3 ACEX系列FPGA 4 FLEX系列FPGA 5 MAX系列CPLD 6 Cyclone系列FPGA低成本FPGA 7 CycloneII系列FPGA 8 MAXII系列器件 9 Altera宏功能块及IP核 2 10FPGA CPLD的发展趋势 1 向大规模 高集成度方向进一步发展 2 向低电压 低功耗的方向发展 3 向高速可预测延时的方向发展 4 在PLD器件内嵌入更多功能模块 5 向模数混合可编程方向发展 习题2 2 1PLA和PAL在结构上有什么区别 2 2说明GAL的OLMC有什么特点 它怎样实现可编程组合电路和时序电路 2 3简述基于乘积项的可编程逻辑器件的结构特点 2 4基于查找表的可编程逻辑结构的原理是什么 2 5基于乘积项和基于查找表的结构各有什么优点 2 6CPLD和FPGA在结构上有什么明显的区别 各有何特点 2 7FPGA器件中的存储器块有何作用 2 8Altera的MAX 器件是属于CPLD还是FPGA 请查阅有关资料并进行分析 2 9边界扫描技术有什么优点 2 10说说JTAG接口都有哪些功能 2 11FPGA CPLD器件未来的发展趋势有哪些