FPGA的结构优秀公开课课件

第2章可编程逻辑器件基础1FPGA（FieldProgrammableGateArray）CPLD(ComplexProgrammableLogicDevice）2可编程逻辑器件(PLD)发展历程可编程只读存储器PROM（ProgrammableROM）可编程逻辑阵列PLA（ProgrammableLogicArray）可编程阵列逻辑PAL（ProgrammableArrayLogic）通用阵列逻辑GAL（GenericArrayLogic）现场可编程门阵列（FPGA）复杂可编程逻辑器件（CPLD）基于与或阵列基于查找表3缓冲器断开硬线连接可编程单元准备知识：缓冲器及连线5准备知识：与或逻辑的阵列表示法乘积项：与运算的输出项或项：或运算的输出项6与或阵列71.可编程只读存储器（PROM）与阵列固定；或阵列可编程。熔丝烧断后不能恢复，只能编程一次，不能重复编程和修改。无论是否需要都会输出全部最小项，利用率低。92.可编程逻辑阵列PLA

与或阵列均可编程。需要得到逻辑函数的与或最简表达式，涉及的软件算法比较复杂。两个阵列均可编程使编程后器件运行速度下降。

103.1可编程阵列逻辑PAL：与阵列可编程，可以获得较多的输入项；或阵列固定使器件结构简单。114.CPLD(ComplexProgrammableLogicDevice）CPLD是从PALGAL基础上发展起来的阵列型高密度PLD。大多数CPLD器件中至少包含三种结构：可编程逻辑宏单元、可编程I/O单元可编程内部连线。13CPLD基本原理图

输入输出控制模块：负责电气特性控制宏单元是器件的基本结构，由它来实现基本的逻辑功能负责信号传递，连接所有的宏单元14CPLD使用上的特点逻辑单元主体为与或阵列，一般采用EEPROM和FLASH工艺，编程后，其结构即确定下来，掉电后不会消失。由于可以通过与或阵列将大型组合逻辑函数在一级逻辑中实现，因此能够提供较高的组合逻辑处理速度，适于进行大型组合逻辑的处理。内部互连结构由固定长度的连线资源组成并且易于确定时序参数，便于进行时序分析工作。芯片集成度相对较低，寄存器资源相对较少，不适于大量使用寄存器的系统中。15FPGA以上PLD逻辑单元主体为与或阵列，而FPGA逻辑单元主体为查找表(LUT:Look-UpTable)。例如：用查找表实现四输入与门。17当用户通过原理图或HDL语言描述了一个逻辑电路以后，软件会自动计算逻辑电路的所有可能结果，并将结果写入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输出即可。18练习：用4输入查找表实现a(b+c)+d

地址（dcba）数据地址(dcba)数据0000100000011001001010100011101101001100010111010110111001111111192122FPGA典型结构23FPGA使用上的特点(续)FPGA器件虽然具有较小的基本逻辑单元，但集成度较高，寄存器资源较多，利用逻辑单元的级连可实现较长的数据通路，这样的结构适合于实现大量使用寄存器的流水线结构设计的系统中。流水线结构25CPLD与FPGA区别1、互连结构不同2、基本逻辑单元结构不同3、集成度不同4、速度不同5、应用范围不同CPLD逻辑能力强而寄存器少，适用于完成各种算法或组合逻辑；FPGA逻辑能力较弱但寄存器多，适用于完成时序逻辑。26扩展了解ASIC不同设计方法的特点设计方法设计效率功耗/面积电路速度可重新设计性全定制最低最小最高最低标准单元中等中等高高门阵列高较大一般高可编程器件最高较大低最高29Altera器件的命名30Altera器件的命名

EP1525F780C5N器件系列器件类型封装形式工作温度引脚数目速度等级可选后缀工作温度C：民用品温度（0°C～85°C）I：工业品温度（– 40°C～100°C）

31EP2C20Q240C8器件系列器件