可编程逻辑器件--PLD15260.pptx
可编程逻辑器件可编程逻辑器件PLDPLD课程简介 脉冲与数字电路为基础：学习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：后续课程，应用的一个方面，由FPGA 代替DSP 来实现算法，提高系统的速度。课程宗旨 更新数字电路的设计观念，建立用PLD器件取代传统TTL 器件设计数字电路的思想 更新数字系统设计手段，学会使用硬件描述语言（Hardware Description Language）代替传统的数字电路设计方法来设计数字系统。可编程逻辑器件的定义 逻辑器件：用来实现某种特定逻辑功能的电子器件，最简单的逻辑器件是与、或、非门（74LS00，74LS04 等），在此基础上可实现复杂的时序和组合逻辑功能。可编程逻辑器件（PLD Programmable Logic Device）：器件的功能不是固定不变的，而是可根据用户的需要而进行改变，即由编程的方法来确定器件的逻辑功能。课程内容 器件为什么能够编程 了解大规模可编程逻辑器件的结构及工作原理 怎样对器件编程 熟悉一种EDA 软件的使用方法（工具）以Altera 公司的MaxPlusII 为例 掌握一种硬件描述语言（方法），以设计软件的方式来设计硬件（重点）以VHDL 语言为例教学安排 理论教学（12 学时）上机实践（20 学时）考核方式 实验成绩（实验报告）理论笔试（考试）上机考试（上机操作）参考书脉冲与数字电路课程的回顾 布尔函数数字系统数学基础（卡诺图）数字电路设计的基本方法 组合电路设计问题 逻辑关系 真值表 化简 逻辑图 时序电路设计列出原始状态转移图和表 状态优化 状态分配 触发器选型 求解方程式 逻辑图脉冲与数字电路课程的回顾 使用中、小规模器件设计电路（74、54系列）编码器（74LS148）译码器（74LS154）比较器（74LS85）计数器（74LS193）移位寄存器（74LS194）脉冲与数字电路课程的回顾 设计方法的局限 卡诺图只适用于输入比较少的函数的化简。采用“搭积木”的方法的方法进行设计。必须熟悉各种中小规模芯片的使用方法，从中挑选最合适的器件，缺乏灵活性。设计系统所需要的芯片种类多，且数量很大。脉冲与数字电路课程的回顾 采用中小规模器件的局限 电路板面积很大，芯片数量很多，功耗很大，可靠性低提高芯片的集成度 设计比较困难能方便地发现设计错误 电路修改很麻烦提供方便的修改手段 PLD 器件的出现改变了这一切PLD 出现的背景 电路集成度不断提高 SSI MSI LSI VLSI 计算机技术的发展使EDA 技术得到广泛应用 设计方法的发展 自下而上 自上而下 用户需要设计自己需要的专用电路 专用集成电路（ASIC Application Specific Integrated Circuits）开发周期长，投入大，风险大 可编程器件PLD：开发周期短，投入小，风险小PLD 器件的优点 集成度高，可以替代多至几千块通用IC 芯片 极大减小电路的面积，降低功耗，提高可靠性 具有完善先进的开发工具 提供语言、图形等设计方法，十分灵活 通过仿真工具来验证设计的正确性 可以反复地擦除、编程，方便设计的修改和升级 灵活地定义管脚功能，减轻设计工作量，缩短系统开发时间 保密性好 管脚数目：208 个 电源：3.3V（I/O）2.5V（内核）速度 250MHz 内部资源 4992 个逻辑单元 10 万个逻辑门 49152 bit 的RAMPLD 的发展趋势 向高集成度、高速度方向进一步发展 最高集成度已达到400 万门 向低电压和低功耗方向发展，5V 3.3V 2.5V 1.8V 更低 内嵌多种功能模块 RAM，ROM，FIFO，DSP，CPU 向数、模混合可编程方向发展大的PLD 生产厂家PLD 器件的分类按集成度 低密度 PROM,EPROM,EEPROM,PAL,PLA,GAL 只能完成较小规模的逻辑电路 高密度，已经有超过400 万门的器件 EPLD,CPLD,FPGA 可用于设计大规模的数字系统集成度高，甚至可以做到SOC（System On a Chip）PLD 器件的分类按结构特点 基于与或阵列结构的器件阵列型 PROM，EEPROM，PAL，GAL，CPLD CPLD 的代表芯片如：Altera 的MAX 系列 基于门阵列结构的器件单元型 FPGA
