《{PLD可编程逻辑器件}第2章FPGACPLD器件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《{PLD可编程逻辑器件}第2章FPGACPLD器件（54页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2章 FPGA/CPLD器件,2.1 PLD器件概述 2.2 PLD的基本原理与结构 2.3 低密度PLD的原理与结构 2.4 CPLD的原理与结构 2.5 FPGA的原理与结构 2.6 FPGA/CPLD的编程元件 2.7 边界扫描测试技术 2.8 FPGA/CPLD的编程与配置 2.9 FPGA/CPLD器件概述 2.10 FPGA/CPLD的发展趋势,内容,第2章 FPGA/CPLD器件,2.1 PLD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
2、Xilinx公司推出了现场可编程门阵列（FPGA，Field Programmable Gate Array） CPLD（Complex Programmable Logic Device），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，One Time Programmable） (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
3、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（Flash Memory），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,2.2 PLD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
4、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,2.4 CPLD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,MAX 7000S器件的内部结构,MAX 7000S器件的宏单元结构,MispLSI 1032器件的GLB的结构,XC9500器件的宏单元结构,2.5 FPGA的原理与结构,查找表结构,查找表
5、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,3EPROM型，紫外线擦除电可编程,4EEPROM型,6SRAM型,5Flash型,2.6 FPGA/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，Joint Test Action Group），并制定出了IEEE 1149.1边界扫描测试
6、（BST，Boundary Scan Test）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,1、测试外部引脚的连接 2、在器件运行时捕获内部数据,应用,1、cup、dsp、arm、pld 2、编程下载、在线调试,2.8 FPGA/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,2.8 FPGA/CPLD的编程与配置,USB-Blaster下载电
7、缆,Altera fpga配置方式,PS (passive serial) epc1,epc2,epc4 AS (active serial) epcs1,epcs4,epcs16 JTAG ,编程文件,AS: POF,JIC PS: SOF,POF,HEX,JIC JTAG: SOF,JIC,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,2.9
8、FPGA/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。,2.9 FPGA/CPLD器件概述,Lattice公司CPLD器件系列,ispMACH4000系列,Lattice EC & 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 ispMACH 4000V、ispMACH 4000B 和 ispMACH 4000C 器件系列。,2.9
9、 FPGA/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 & Spartan 3E器件系列,3. XC9500 & XC9500XL系列CPLD,4. Xilinx FPGA配置器件SPROM,5. Xilinx的IP核,2.9 FPGA/CPLD器件概述,Altera公司FPGA和CPLD器件系列,1. Stratix II 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FP
10、GA,7. Cyclone II系列FPGA,8. MAX II系列器件,9. Altera宏功能块及IP核,Altera 公司简介,自二十年前发明世界上第一个可编程逻辑器件开始，Altera 公司 (NASDAQ：ALTR) 秉承了创新的传统，是世界上可编程芯片系统 (SOPC) 解决方案倡导者。Altera 公司总部位于美国加州的圣何塞，并在全球的14个国家中拥有近2000名员工，其2005年度的年收入高达11.23亿美元。Altera 将其早在1983年发明的可编程逻辑技术与软件工具、IP 和设计服务相结合，向全世界近14,000家客户提供超值的可编程解决方案。,Altera 公司简介,
11、Altera 一直在可编程系统级芯片 (SOPC) 领域中处于前沿和领先的地位，结合带有软件工具的可编程逻辑技术、知识产权 (IP) 和技术服务，在世界范围内为14,000多个客户提供高质量的可编程解决方案。我们新产品系列将可编程逻辑的内在优势 灵活性、产品及时面市 和更高级性能以及集成化结合在一起，专为满足当今大范围的系统需求而开发设计。Altera 可编程解决方案包括： 业内最先进的 FPGA、CPLD 和结构化 ASIC 技术 全面内嵌的软件开发工具 最佳的 IP 内核 可定制嵌入式处理器 现成的开发包 专家设计服务,2.10 FPGA/CPLD的发展趋势,1）向大规模、高集成度方向进一
12、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 2,2.1 PLA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？ 2.6 CPLD和FPGA在结构上有什么明显的区别，各有何特点？ 2.7 FPGA器件中的存储器块有何作用？ 2.8 Altera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。 2.11 FPGA/CPLD器件未来的发展趋势有哪些？,
