文档介绍：何宾
EDA原理及应用
第 2章
根据产品的产量、设计周期等几个因素,一般将IC
(Integrated Circuit)设计方法上分为6类:
1、全定制法;如ROM,RAM或PLA等;
2、定制法,通常包括标准单元法和通用单元法;
3、半定制法,通常包括数字电路门阵列和线性阵列;
4、模块编译法,对设计模块进行描述,然后通过编译直接得到电路掩膜版图;
5、可编程逻辑器件法,通常是指PAL、PLA、GAL器件和CPLD器件;
6、逻辑单元阵列法,通常是指现场可编程门阵列FPGA
器件;
可编程逻辑器件设计方法-本章概述
第二章
第 2章
其中的可编程逻辑器件法和逻辑单元阵列法是本书所要介绍的内容。本章首先介绍了可编程逻辑的基础知识;然后介绍了PLD芯片的制造工艺,在此基础上介绍了CPLD芯片和FPGA芯片的内部结构,最后对Xilinx的CPLD和FPGA芯片的特性进行了详细的介绍。
可编程逻辑器件设计方法-本章概述
第二章
可编程逻辑器件设计方法
●可编程逻辑器件(Programmable Logic Device,PLD)起源于20世纪70年代,是在专用集成电(ASIC)的基础上发展起来的一种新型逻辑器件,是当今数字系统设计的主要硬件平台。其主要特点:
1、由用户通过软件进行配置和编程,从而完成某种特定的功能,且可以反复擦写;
2、在修改和升级PLD时,不需额外地改变PCB电路板,只是在计算机上修改和更新程序,使硬件设工作成为软件开发工作,缩短了系统设计的周期,提高了实现的灵活性并降低了成本。
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可编程逻辑器件概述
第二章
可编程逻辑器件设计方法
●可编程逻辑器件PLD包含两个基本部分:一是逻辑阵列,另一个是输出单元或宏单元。逻辑阵列是设计人员可以编程的部分。设计人员可以通过宏单元改变PLD的输出结构。输入信号通过“与”矩阵,产生输入信号的乘积项组合,然后通过“或”矩阵相加,在经过输出单元或宏单元输出。其实,根据数字电路可以知道任何逻辑功能均可以通过卡诺图和摩根定理化简得到“积之和”逻辑方程。
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可编程逻辑器件概述
第二章
可编程逻辑器件设计方法
●以“与/或”阵列为基础的PLD器件包括4种基本类型:
1、编程只读存储器(Programmable Read Only Memory,PROM);
2、现场可编程逻辑阵列(Field Programmable Logic Array,FPLA);
3、可编程阵列逻辑(Programmable Array Logic,PAL);
4、通用阵列逻辑(Generic Array Logic,GAL);
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可编程逻辑器件概述
第二章
可编程逻辑器件设计方法
●可编程逻辑器件按照颗粒度可以分为3类:
小颗粒度(“门海(sea of gates)”架构)
中等颗粒度(如:FPGA)
大颗粒度(如:CPLD)
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PLD产品分类
第二章
可编程逻辑器件设计方法
●按编程工艺可以分为四类:
熔丝(Fuse)和反熔丝(Antifuse)编程器件;
可擦除的可编程只读存储器(UEPROM)编程器件;
电信号可擦除的可编程只读存储器(EEPROM)编程器件(如:CPLD);
SRAM编程器件(如:FPGA)。
●前3类为非易失性器件,编程后,配置数据保留在器件上;第4类为易失性器件,掉电后配置数据会丢失,因此在每次上电后需要重新进行数据配置。
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PLD产品分类
第二章
可编程逻辑器件设计方法
●可编程逻辑器件的发展可以划分为4个阶段,即从20世纪70年代初到70年代中为第1阶段,20世纪70年代中到80年代中为第2阶段,20世纪80年代到90年代末为第3阶段,20世纪90年代末到目前为第4阶段。
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可编程逻辑器件的发展历史
第二章
可编程逻辑器件设计方法
1、第1阶段的可编程器件只有简单的可编程只读存储器(PROM)、紫外线可擦除只读存储器(EPROM)和电可擦只读存储器(EEPROM)3种,由于结构的限制,它们只能完成简单的数字逻辑功能。
2、第2阶段出现了结构上稍微复杂的可编程阵列逻辑(PAL)和通用阵列逻辑(GAL)器件,正式被称为PLD,能够完成各种逻辑运算功能。典型的PLD由“与”、“非”阵列组成,用“与或”表达式来实现任意组合逻辑,所以PLD能以乘积和形式完成大量的逻辑组合。
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可编程逻辑器件的发展历史
第二章