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可编程硬件讲义.ppt

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文档介绍

文档介绍:可编程硬件讲义
POWERPOINT
1
课程简介
《脉冲与数字电路》为基础:学****了数字电路的基本设计方法。
《可编程逻辑器件》:面向实际工程应用,紧跟技术发展,掌握数字系统新的设计方法。
《数字信号处理》:后续项的和或者最大项的积的形式。
时序电路包含可记忆器件(触发器),其反馈信号和输入信号通过逻辑关系再决定输出信号。
Date
20
湖北众友科技EDA工作室
PLD的逻辑符号表示方法
与门
乘积项
Date
21
湖北众友科技EDA工作室
PROM结构
与阵列为全译码阵列,器件的规模将随着输入信号数量n的增加成2n指数级增长。因此PROM一般只用于数据存储器,不适于实现逻辑函数。
EPROM和EEPROM
Date
22
湖北众友科技EDA工作室
用PROM实现组合逻辑电路功能
实现的函数为:
固定连接点
(与)
编程连接点
(或)
Date
23
湖北众友科技EDA工作室
PLA结构
PLA的内部结构在简单PLD中有最高的灵活性。
Date
24
湖北众友科技EDA工作室
PAL结构
与阵列可编程使输入项增多,或阵列固定使器件简化。
或阵列固定明显影响了器件编程的灵活性
Date
25
湖北众友科技EDA工作室
AnBnCn
AnBnCn
AnBnCn
AnBnCn
AnBn
AnCn
BnCn
用PAL实现全加器
Date
26
湖北众友科技EDA工作室
GAL结构
GAL器件与PAL器件的区别在于用可编程的输出逻辑宏单元(OLMC)代替固定的或阵列。可以实现时序电路。
逻辑宏单元
OLMC
Date
27
湖北众友科技EDA工作室
GAL器件的OLMC Output Logic Macro Cell
每个OLMC包含或阵列中的一个或门
组成:
异或门:控制输出信号的极性
D触发器:适合设计时序电路
4个多路选择器
输出使能选择
反馈信号选择
或门控制选择
输出选择
Date
28
湖北众友科技EDA工作室
CPLD内部结构(Altera的MAX7000S系列)
逻辑阵列模块
I/O单元
连线资源
逻辑阵列模块中包含多个宏单元
Date
29
湖北众友科技EDA工作室
宏单元内部结构
乘积项逻辑阵列
乘积项选择矩阵
可编程
触发器
Date
30
湖北众友科技EDA工作室
可编程的I/O单元
能兼容TTL和CMOS多种接口和电压标准
可配置为输入、输出、双向、集电极开路和三态等形式
能提供适当的驱动电流
降低功耗,防止过冲和减少电源噪声
支持多种接口电压(降低功耗)
~,5V
,
,internal ,I/
,internal ,I/ and
Date
31
湖北众友科技EDA工作室
可编程连线阵列
在各个逻辑宏单元之间以及逻辑宏单元与I/O单元之间提供信号连接的网络
CPLD中一般采用固定长度的线段来进行连接,因此信号传输的延时是固定的,使得时间性能容易预测。
Date
32
湖北众友科技EDA工作室
FPGA结构原理图
内部结构称为LCA(Logic Cell Array)由三个部分组成:
可编程逻辑块(CLB)
可编程输入输出模块(IOB)
可编程内部连线(PIC)
IOB
CLB包含多个逻辑单元
PIC
Date
33
湖北众友科技EDA工作室
LE内部结构
Date
34
湖北众友科技EDA工作室
查找表的基本原理
实际逻辑电路
LUT的实现方式
a,b,c,d 输入
逻辑输出
地址
RAM中
存储的内容
0000
0
0000
0
0001
0
0001
0
....
0
...
0
1111
1
1111
1
N个输入的逻辑函数需要2的N次方的容量的SRAM来实现,一般多个输入的查找表采用多个逻辑块级连的方式
Date
35
湖北众友科技EDA工作室
查找表的基本原理
N个输入的逻辑函数需要2的N次方的容量的SRAM来实现,一般多于输入的查找表采用多个逻辑块级连的方式
Date
36
湖北众友科技EDA工作室
FPGA中的嵌入式阵列(EAB)
可灵活配置的RAM块
用途
实现比较复杂的函数的查找表,如正弦、余弦等。
可实现多种存储器功能,如RAM,ROM,双口RAM,FIFO,Stack等
灵活配置方法:256×8,也可配成512×4
Date
37
湖北众友科技EDA工作室
内部晶体震荡器

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