可编程逻辑器件基本概念及设计流程汇总课件.ppt

可编程逻辑器件基本概念及设计流程,可编程逻辑器件基本概念及设计流程,PLD结构特点,PLD结构特点,CPLD结构,基于乘积项（Product-Term)的PLD结构,CPLD结构基于乘积项（Product-Term)的PLD结,宏单元的内部结构,宏单元的内部结构,可编程逻辑器件基本概念及设计流程汇总课件,实现一个简单的逻辑,f=(A+B)*C*(!D)=A*C*!D + B*C*!D,实现一个简单的逻辑f=(A+B)*C*(!D)=A*C*!D,D触发器的实现比较简单，直接利用宏单元中的可编程D触发器来实现。 CLK 走全局时钟线EEPROM和FLASH工艺,组合逻辑实现,D触发器的实现比较简单，直接利用宏单元中的可编程D触发器来实,FPGA的结构特点,查 找表（Look-Up-Table)简称为LUT，LUT本质上就是一个RAM 目前FPGA中多使用4输入的LUT，所以每一个LUT可以看成一个有4位地址线的16x1的RAM。 用户通过原理图或HDL语言描述了一个逻辑电路以后，PLD/FPGA开发软件会自动计算逻辑电路的所有可能的结果，并把结果事先写入RAM,这样，每 输入一个信号进行逻辑运算就等于输入一个地址进行查表，找出地址对应的内容，然后输出即可。,FPGA的结构特点查 找表（Look-Up-Table)简称,可编程逻辑器件基本概念及设计流程汇总课件,FPGA总体架构,FPGA总体架构,Xilinx Spartan II 结构,1 CLB=2 slice1 slice 包含2个查找表,Xilinx Spartan II 结构1 CLB=2 sl,Altera FLEX/ACEX,Altera FLEX/ACEX,1 LAB=8 LE; 1 LE=1 LUT,1 LAB=8 LE; 1 LE=1 LUT,可编程逻辑器件基本概念及设计流程汇总课件,A, B,C,D由FPGA芯片的管脚输入后进入可编程连线，然后作为地址线连到到LUT，LUT中已经事先写入了所有可能的逻辑结果，通过地址查找到相应的数 据然后输出，这样组合逻辑就实现了。 该电路中D触发器是直接利用LUT后面D触发器来实现。时钟信号CLK由I/O脚输入后进入芯片内部的时钟专用通道，直接连接到触发器的时钟端。触发器的 输出与I/O脚相连，把结果输出到芯片管脚。这样FPGA就完成了图3所示电路的功能。（以上这些步骤都是由软件自动完成的，不需要人为干预）,A, B,C,D由FPGA芯片的管脚输入后进入可编程连线，然,CPLD与FPGA比较,FPGA的集成度比CPLD高,具有更复杂的布线结构和逻辑实现。FPGA具有丰富的触发器资源,而CPLD的触发器资源有限而乘积项丰富的结构，因而CPLD更适合组合逻辑电路,FPGA更适合于完成时序逻辑。CPLD的编程采用2或FLASH工艺,而FPGA采用SRAM工艺，因此需要专用配置芯片。CPLD保密性好,FPGA保密性差。,CPLD与FPGA比较FPGA的集成度比CPLD高,具有更复,CPLD的JTAG方式编程,CPLD的JTAG方式编程,FPGA配置芯片,FPGA配置芯片,配置管脚时序,配置管脚时序,Altera FPGA的配置电路,配置方式描述MSEL0MSEL1主动串行配置(AS)采用串行,Altera FPGA的配置电路,管脚名称功能说明TDIJTAG测试数据输入，在TCK的上升沿,传统电子设计与EDA技术比较,实现逻辑关系1.传统的电子设计方法第一步，设计电路，画出逻辑图,传统电子设计与EDA技术比较实现逻辑关系,第二步：选择相应的逻辑元器件，连接原理图。,第二步：选择相应的逻辑元器件，连接原理图。,2. PLD设计流程,2. PLD设计流程,可编程逻辑器件基本概念及设计流程汇总课件,可编程逻辑器件基本概念及设计流程汇总课件,可编程逻辑器件基本概念及设计流程汇总课件,传统的电子设计自低向上的设计复杂电路的设计、调试十分困难；如果某一过程存在错误，查找和修改十分不便；可移植性差。只有在设计出样机或生产出芯片后才能进行实测,传统的电子设计自低向上的设计,自顶向下的设计方法自顶向下的设计方案。适用于高效率大规模系统的设计。采用硬件描述语言作为设计输入 对设计者的硬件知识和硬件经验要求低。计算机自动生成电路。,自顶向下的设计方法,可编程逻辑器件基本概念及设计流程汇总课件,HDL设计文件HDL功能仿真HDL 综合优化、布局布线 布,