可编程逻辑器件概述

1、第一章可编程逻辑设备概要哈尔滨工业大学(威海)信息工程学院电子工程学系，第一章可编程逻辑设备概要，1.PLD发展概要，2.PLD分类3.PLD可编程原理4 .可编程逻辑产品介绍5.CPLD/FPGA编程原理6.CP FPGA结构概要7.FPGA和CPLD的区别附录，1.PLD发展概要专用集成电路ASIC (应用专用集成电路)概念：广义概念-为特定应用领域或专业用户的需要而设计、制造的LSI 狭义概念-根据用户的特定要求，低制造成本，可短交货期发货的半定制电路，PLD和FPGA电路。 带来了“今天的电路板是明天的专用电路”，1.PLD发展的概要、ASIC发展的原因：共同的标准集成电路完全不能适应

2、电子系统的急剧变化和世代交替。 每个电子系统制造商都想生产具有独特特色的正品，只有ASIC产品才能满足这一要求。 这是80年代中期以来ASIC受到广泛重视的根本原因。 ASIC的发展带来的结果：ASIC电路的繁荣推动了设计方法和设计工具的完善，同时促进了系统设计者与芯片设计者的结合和相互渗透。 1.PLD发展概况，1970年代中期出现了可编程逻辑阵列(PLAProgrammableLogicArray )器件，1970年代末美国AMD公司出现了可编程阵列逻辑(palprogrammablearrayl Lattic在20世纪80年代初首次推出了一种通用阵列逻辑器件，Altera在20世纪80年

3、代中期推出了一种新型可编程逻辑器件(eplderasableprogrammable 1985年Xilinx首次发布了现场可编程逻辑(FPGAFieldProgrammableGateArray )设备，20世纪80年末lattice公司在系统可编程技术之后， 具有一系列系统可编程能力的复杂可编程逻辑器件(cpdcomplampleexplod )相继出现，20世纪90年后，高密度PLD通过生产技术将CPU核心、DSP核心、PLL核心等集成在一起。 超过一百万门。 1.PLD发展概要、2.PLD分类集成电路(IC ) 集成的circuitasiccapplicationspeciciticnt

4、egratedcircuit掩模布局的布局集成度等效栅极特征尺寸featuresizefpgafieldrogramablegatearray现场程序-chip芯片上系统，基本概念，2.PLD分类可编程只读存储器(prom )可编程只读存储器可编程逻辑阵列pal (PLA )。 可编程阵列逻辑通用阵列逻辑epld (erasable ) PLD (gal )可擦除可编程逻辑器件FPGA (fieldprogrammablegatearray ) 现场可编程门阵列可编程门阵列可编程逻辑器件SOPC(SystemOnProgrammableChip )、基本概念、2.PLD分类集成度(PLD )分

5、类可编程逻辑设备的大致进化过程、时间、结构：积项结构设备查找表结构设备编程技术：保险丝型设备反熔丝型设备EPROM型EEPROM型SRAM型FLASH型、2.PLD型、PLD的逻辑符号表示方法andandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandandand dandandandandandandandandanda

6、ndandandandandandandandand因此PROM通常仅用于数据存储器，不适合实现逻辑函数。 将EPROM与EEPROM、2.PLD分类、PROM中的逻辑电路功能组合起来，所实现的函数是：固定连接点(and )、程序连接点(or )、2.PLD分类、PLA结构、PLA的内部结构是简单PLD中最灵活的。 2.PLD分类、PAL结构和阵列上的程序增加了输入项目，或阵列固定简化了设备。 或者阵列的固定很大程度上影响了设备编程的灵活性，2 .在PLD分类、AnBnCn、AnBn、AnCn、BnCn、PAL中实现了全加法器，2.PLD分类、GAL结构、GAL设备与PAL设备的差异或专业可以

7、实现定时电路。另外，由于逻辑宏单元、OLMC、PROM原理、3.PLD可编程原理、简单PLD原理，典型3.PLD可编程原理4 .可编程逻辑产品介绍，最大的PLD制造商，最大的PLD供应商之一的FPGA发明者，最大的PLD供应商之一的ISP技术发明者提供军品和宇宙级产品，4 .可编程逻辑产品介绍4.1Altera公司FPGA和CPLD设备系列、ACEX系列FPGA、MAX系列CPLD Cyclone系列FPGA低成本FPGA、CycloneII系列FPGA、StratixII系列FPGA、4 .可编程4.2Lattice公司的CPLD设备系列，4.3Xilinx公司的FPGA和CPLD设备系列，

8、Virtex-4系列FPGA SpartanSpartan-3Spartan3E设备系列，XC9500XC9500XL系列CPLD基于积分原理FPGA，查找表原理，积分原理是先前的PLD编程原理，查找表简称LUT，LUT本质上是RAM。 因为目前在FPGA中使用了很多4个输入的LUT，所以可以把每个LUT视为具有4位地址线的16x1的RAM。 PLD/FPGA开发软件自动计算逻辑电路的所有可能的结果，并将结果预先写入RAM中，每次输入信号时进行逻辑运算是为了输入地址并检查地址，找到对应于该地址的内容并输出。 5.CPLD/FPGA编程原理、查找表的基本原理、n个输入逻辑函数要求2的n次方的容量

9、的SRAM，并且通常使用级联多于输入查找表的逻辑块的方式，5.CPLD/FPGA编程另外，FLEX10K内部结构、6.CPLD/FPGA结构的概述，LE逻辑：之一LAB包括8个逻辑单元(LE )，每个LE包括LUT、触发器和相关逻辑。 另外，6.CPLD/FPGA结构的概要、编程的例子，这种电路是非常简单的例子，只要在LUT上加上触发就能完成。 对于1个LUT不能实现的电路，需要用进位逻辑连接多个单元，FPGA能够实现复杂的逻辑。6.CPLD/FPGA结构概要、FPGA资源介绍、6.CPLD/FPGA结构概要、FPGA资源介绍、6.CPLD/FPGA结构概要，FPGA根据SRAM结构，集成度高

10、，并能实现LE (查找表、触发器，其他因为有挥发性，所以需要上电复位过程。 在实现复杂的算法、数据处理上得到广泛应用。 CPLD基于EEPROM过程，集成度低，以MicroCell (包括组合部分和寄存器)为基本单元。 即使系统电源关闭，程序信息也不会丢失，可以反复写入。 广泛应用于地址解码、简单控制、FPGA加载等设计。 7FPGA和CPLD的不同，7CPLD和FPGA的不同，FPGA使用SRAM进行功能配置，系统停电后，SRAM的数据丢失。 除了EPROM之外，每次系统通电，SRAM都会自动填充数据。 CPLD设备一般采用EEPROM存储器技术，能够重复编程，并且在系统断电后不会丢失EEP

11、ROM的数据，适合于数据的保密。 与7CPLD和FPGA的不同，FPGA设备包含丰富的触发资源，如果要求实现容易实现时序逻辑的复杂组合电路，则需要结合若干CLB来实现。 CPLD的与或阵列结构适合于实现大规模组合功能，但触发资源相对较少。 7CPLD与FPGA的不同，FPGA为细粒度结构，FPGA内部有丰富的连接资源，CLB块小，芯片利用率高。 CPLD是粗粒度结构。 CPLD的宏单元的和和阵列很大，通常不完全应用，宏单元间主要通过高速数据信道连接，其容量有限，装置的柔性布线受到限制，因此，CPLD利用率比FPGA装置低。7CPLD和FPGA的不同，FPGA是非连续布线，FPGA设备每次编程实

12、现的逻辑功能相同，但是走的路径不同，所以延迟难以控制，开发软件要求工程师限制重要的路径。 CPLD是连续配线。 类似于CPLD的各布线路径，连续布线结构消除阶段性布线结构的时序差异，并且提供了逻辑单元之间具有快速恒定延迟的路径。 CPLD的延迟很小。 7CPLD和FPGA的区别EPM7128SLC8410EPM7:产品系列为EPM7000系列128:128个逻辑宏单元s :电压为5V、AE为3.3V、b为2.5vl:plcc、q为PQFP等c :商务级(com 4085度m :军品级(Military )，55125度84 :销数10 :速度级，ALTERA的具体型号的意思，7CPLD和FPG

13、A的差异，ALTERA的具体型号的意思，EP3C25E144C8N，EP3为3代，C25E为型号144为p 最快速度等级6是最快的，7是中间n无铅，EP3C25E144C8N，7CPLD和FPGA的差异，管脚的定义，特殊功能的管脚电源端子VCC和GND VCC， 通常分为VCCINT和VCCIO的JTAG管脚：实现在线编程和边界扫描的配置管脚(fpga ) :在EEPROM中配置芯片信号管脚专用的输入管脚：全局时钟、复位、位置为输入、输出、双向、三态、三态系统编程技术ISP(InSystemProgram) 7CPLD和FPGA的差异，附录：部件中常见的封装形式， 常见零件封装1BGA球网格阵列封装2CSP芯片尺寸封装3COB板上芯片安装4COC瓷器基板5MCM多芯片模型安