第 FPGA CPLD结构原理学习.pptx

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1、K KX康芯科技2.1 概 述 可编程逻辑器件的发展历程可编程逻辑器件的发展历程 PROM(Programmable Read Only Memory)PLA(Programmable Logic Array)PAL(Programmable Array Logic)GAL(Generic Array Logic)EPLDCPLDFPGA现场编程门阵列第1页/共58页2.1 概 述 分类分类 第2页/共58页2.1 概 述l按编程工艺分类(1)熔丝(Fuse)型器件(编程使连接断开)。(2)反熔丝(Antifuse)型器件(编程使连接接通)。(3)EPROM型(紫外线擦除编程信息)。(4)EE

2、PROM型(电擦除编程信息)。(5)SRAM型(只能每次开机现场编程信息)。(6)Flash型(在线编程，读写速度基本相同)。第3页/共58页2.2 简单PLD结构原理 逻辑元件符号表示逻辑元件符号表示 第4页/共58页2.2 简单PLD结构原理 逻辑元件符号表示逻辑元件符号表示 第5页/共58页2.2 简单PLD结构原理 结构原理结构原理 第6页/共58页2.2 简单PLD结构原理 结构原理结构原理 第7页/共58页第8页/共58页2.2 简单可编程逻辑器件原理 图图2-11 PROM表达的表达的PLD阵列图阵列图 第9页/共58页2.2 简单可编程逻辑器件原理 图图2-12 用用PROM完

3、成半加器逻辑阵列完成半加器逻辑阵列 第10页/共58页2.2 简单可编程逻辑器件原理(与或阵列均编程与或阵列均编程)图图2-13 PLA逻辑阵列示意图逻辑阵列示意图 第11页/共58页2.2 简单可编程逻辑器件原理 图图2-14 PLA与与 PROM的比较的比较 第12页/共58页2.2 简单可编程逻辑器件原理(只对与阵列编程、或阵列固定只对与阵列编程、或阵列固定)图图2-16 PAL的常用表示的常用表示 图图2-15 PAL结构结构第13页/共58页图图2-17 一种一种PAL16V8的部分结构图的部分结构图 多路选择器加上D触发器，旨在实现时序电路的可编程。第14页/共58页图图2-18

4、GAL结构结构逻辑宏单元(三种输出模式)第15页/共58页2.2 简单PLD结构原理 结构原理结构原理（1）寄存器模式）寄存器模式 第16页/共58页2.2 简单PLD结构原理（2）复合模式）复合模式 1、组合输出双向口结构、组合输出双向口结构 第17页/共58页2.2 简单PLD结构原理（2）复合模式）复合模式 2、组合输出结构、组合输出结构 第18页/共58页2.2 简单PLD结构原理（3）简单模式）简单模式 1、反馈输入结构、反馈输入结构 第19页/共58页2.2 简单PLD结构原理（3）简单模式）简单模式 2、输出反馈结构、输出反馈结构 第20页/共58页2.2 简单PLD结构原理（3

5、）简单模式）简单模式 3、输出结构、输出结构 第21页/共58页2.3 CPLD的结构及其工作原理 第22页/共58页2.3 CPLD的结构及其工作原理 1.逻辑阵列块逻辑阵列块LAB第23页/共58页2.3 CPLD的结构及其工作原理 2.宏单元宏单元 三种时钟输入模式三种时钟输入模式（1）全局时钟信号。）全局时钟信号。（2）全局时钟信号由高电平有效的时钟信号使能。）全局时钟信号由高电平有效的时钟信号使能。（3）用乘积项实现一个阵列时钟。）用乘积项实现一个阵列时钟。第24页/共58页2.3 CPLD的结构及其工作原理 3.扩展乘积项扩展乘积项第25页/共58页2.3 CPLD的结构及其工作原

6、理 4.可编程连线阵列可编程连线阵列PIA第26页/共58页2.3 CPLD的结构及其工作原理 5.I/O控制块控制块 第27页/共58页2.4 FPGA的结构及其工作原理 查找表逻辑结构查找表逻辑结构 第28页/共58页2.4 FPGA的结构及其工作原理 查找表逻辑结构查找表逻辑结构 第29页/共58页系列器件的结构与系列器件的结构与原理原理 第30页/共58页系列器件的结构与原理系列器件的结构与原理 第31页/共58页系列器件的结构与原理系列器件的结构与原理 第32页/共58页系列器件的结构与原理系列器件的结构与原理 第33页/共58页系列器件的结构与原理系列器件的结构与原理 第34页/共

7、58页2.4 FPGA的结构及其工作原理 系列器件的结构与原理系列器件的结构与原理 第35页/共58页2.4 FPGA的结构及其工作原理 系列器件的结构与原理系列器件的结构与原理 第36页/共58页2.4 FPGA的结构及其工作原理 系列器件的结构与原理系列器件的结构与原理 第37页/共58页2.4 FPGA的结构及其工作原理 系列器件的结构与原理系列器件的结构与原理 第38页/共58页2.5 硬件测试 内部逻辑测试内部逻辑测试 边界扫描测试边界扫描测试 第39页/共58页2.5 硬件测试 边界扫描测试边界扫描测试 第40页/共58页2.5 硬件测试 边界扫描测试边界扫描测试 第41页/共58

8、页2.5 硬件测试 边界扫描测试边界扫描测试 第42页/共58页2.5 硬件测试 边界扫描测试边界扫描测试 第43页/共58页2.5 硬件测试 边界扫描测试边界扫描测试 嵌入式逻辑分析仪嵌入式逻辑分析仪 第44页/共58页2.6 PLD产品概述 公司的公司的PLD器件器件 1.ispLSI系列器件系列器件 2.MACHXO系列系列 3.MACH4000系列系列 4.LatticeSC FPGA系列系列 5.LatticeECP3 FPGA系列系列 第45页/共58页2.6 PLD产品概述 公司的公司的PLD器件器件 1.Virtex-6系列系列FPGA 2.Spartan-6器件系列器件系列

9、3.XC9500/XC9500XL系列系列CPLD 4.Xilinx Spartan-3A系列器件系列器件 5.Xilinx的的IP核核 第46页/共58页2.6 PLD产品概述 公司的公司的PLD器件器件 1.Stratix 4/6 系列系列FPGA 2.Cyclone 4系列系列FPGA 3.Cyclone系列系列FPGA（低成本（低成本FPGA）4.Cyclone II系列系列FPGA 5.Cyclone III系列系列FPGA 6.MAX系列系列CPLD 7.MAX II系列器件系列器件 8.Altera宏功能块及宏功能块及IP核核 第47页/共58页2.6 PLD产品概述 公司的公司

10、的PLD器件器件 的的FPGA配置方式配置方式第48页/共58页2.7 CPLD/FPGA的编程与配置（1）基于电可擦除存储单元的）基于电可擦除存储单元的EEPROM或或Flash技术。技术。（2）基于）基于SRAM查找表的编程单元。查找表的编程单元。（3）基于一次性可编程反熔丝编程单元。）基于一次性可编程反熔丝编程单元。第49页/共58页2.7 CPLD/FPGA的编程与配置 在系统编程在系统编程 第50页/共58页2.7 CPLD/FPGA的编程与配置 在系统编程在系统编程 第51页/共58页2.7 CPLD/FPGA的编程与配置 配置方式配置方式 第52页/共58页2.7 CPLD/FP

11、GA的编程与配置 专用配置器件专用配置器件 第53页/共58页2.7 CPLD/FPGA的编程与配置 使用单片机配置使用单片机配置FPGA 第54页/共58页2.7 CPLD/FPGA的编程与配置 使用单片机配置使用单片机配置FPGA 第55页/共58页2.7 CPLD/FPGA的编程与配置 使用使用CPLD配置配置FPGA 第56页/共58页习 题2-1 OLMC有何功能？说明有何功能？说明GAL是怎样实现可编程组合电路与时序电路的。是怎样实现可编程组合电路与时序电路的。2-2 什么是基于乘积项的可编程逻辑结构？什么是基于查找表的可编程逻辑结构？什么是基于乘积项的可编程逻辑结构？什么是基于查

12、找表的可编程逻辑结构？2-3 FPGA系列器件中的系列器件中的EAB/M9K有何作用？有何作用？2-4 与传统的测试技术相比，边界扫描技术有何优点？与传统的测试技术相比，边界扫描技术有何优点？2-5 解释编程与配置这两个概念。解释编程与配置这两个概念。2-6 请参阅相关资料，并回答问题：按本章给出的归类方式，将基于乘积项的可编请参阅相关资料，并回答问题：按本章给出的归类方式，将基于乘积项的可编程逻辑结构的程逻辑结构的PLD器件归类为器件归类为CPLD；将基于查找表的可编程逻辑结构的；将基于查找表的可编程逻辑结构的PLD器件器件归类为归类为FPGA，那么，那么，APEX系列属于什么类型系列属于什么类型PLD器件？器件？MAX II系列又属于什么类系列又属于什么类型的型的PLD器件？为什么器件？为什么 第57页/共58页感谢您的观看！第58页/共58页