《EDA技术及应用》第2章大规模可编程逻辑器.ppt

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1、第第2 2章章 大规模可编程逻辑器件大规模可编程逻辑器件 第第2章章大规模可编程逻辑器件大规模可编程逻辑器件大大规规模模可可编编程程逻逻辑辑器器件件是是利利用用EDA技技术术进进行行电电子子系系统统设设计计的的载载体体。本本章章以以超超大大规规模模可可编编程程逻逻辑辑器器件件的的主主流流器器件件FPGA和和CPLD为为主主要要对对象象，首首先先概概述述可可编编程程逻逻辑辑器器件件的的发发展展历历程程、分分类类方方法法和和常常用用标标识识的的含含义义，接接着着详详细细地地阐阐述述了了Lattice、Altera和和xilinx公公司司的的主主流流FPGA和和CPLD的的基基本本结结构构，最最后后

2、介介绍绍了了FPGA和和CPLD的的编编程程与与配配置置电电路路，FPGA/CPLD开开发发应应用用中中的选择方法。的选择方法。第第2 2章章 大规模可编程逻辑器件大规模可编程逻辑器件 教学提示教学提示1教学内容：教学内容：EDA实验开发系统概述；常用实验实验开发系统概述；常用实验开发系统的简介。开发系统的简介。2教学重点：教学重点：EDA实验开发系统的基本组成、性实验开发系统的基本组成、性能指标、工作原理以及其一般使用方法，能指标、工作原理以及其一般使用方法，GW48系列系列EDA实验开发系统的使用方法。实验开发系统的使用方法。3教学难点：教学难点：EDA实验开发系统的工作原理、结实验开发系

3、统的工作原理、结构图的选择、管脚的锁定。构图的选择、管脚的锁定。4课后作业：课后作业：8184。第第2 2章章 大规模可编程逻辑器件大规模可编程逻辑器件 2.1可编程逻辑器件概述可编程逻辑器件概述可可编编程程逻逻辑辑器器件件(PLDProgrammableLogicDevices)是是一一种种由由用用户户编编程程以以实实现现某某种种逻逻辑辑功功能能的的新新型型逻逻辑辑器器件件。它它诞诞生生于于20世世纪纪70年年代代，在在20世世纪纪80年年代代以以后后，随随着着集集成成电电路路技技术术和和计计算算机机技技术术的的发发展展而而迅迅速速发发展展。自自问问世世以以来来，PLD经经历历了了从从PRO

4、M、PLA、PAL、GAL到到FPGA、ispLSI等等高高密密度度PLD的的发发展展过过程程。在在此此期期间间，PLD的的集集成成度度、速速度度不不断断提提高高，功功能能不不断断增增强强，结结构构趋趋于于更更合合理理，使使用用变变得得更更灵灵活活方方便便。PLD的的出出现现，打打破破了了由由中中小小规规模模通通用用型型集集成成电电路路和和大大规规模模专专用用集集成成电电路路垄垄断断的的局局面面。与与中中小小规规模模通通用用型型集集成成电电路路相相比比，用用PLD实实现现数数字字系系统统，有有集集成成度度高高、速速度度快快、功功耗耗小小、可可靠靠性性高高等等优优点点。与与大大规规模模专专用用集

5、集成成电电路路相相比比，用用PLD实实现现数数字字系系统统，有有研研制制周周期期短短、先先期期投投资资少少、无无风风险险、修修改改逻逻辑辑设设计计方方便便、小小批批量量生生产产成成本本低低等等优优势势。可可以以预预见见，在在不不久久的的将将来来，PLD将将在集成电路市场占统治地位。在集成电路市场占统治地位。随随着着可可编编程程逻逻辑辑器器件件性性能能价价格格比比的的不不断断提提高高，EDA开开发发软软件件的的不不断断完完善善，现现代代电电子子系系统统的的设设计计将将越越来来越越多多地地使使用用可可编编程程逻逻辑辑器器件件，特特别别是是大大规规模模可可编编程程逻逻辑辑器器件件。如如果果说说一一个

6、个电电子子系系统统可可以以像像积积木木块块一一样样堆堆积积起起来来的的话话，那那么么现现在在构构成成许许多多电电子子系系统统仅仅仅仅需需要要3种种标标准准的的积积木木块块微微处处理器、存储器和可编程逻辑器件，甚至只需一块大规模可编程逻辑器件。理器、存储器和可编程逻辑器件，甚至只需一块大规模可编程逻辑器件。第第2 2章章 大规模可编程逻辑器件大规模可编程逻辑器件 2.1.1PLD的发展进程的发展进程最最早早的的可可编编程程逻逻辑辑器器件件出出现现在在20世世纪纪70年年代代初初，主主要要是是可可编编程程只只读读存存储储器器(PROM)和和可可编编程程逻逻辑辑阵阵列列(PLA)。20世世纪纪70年

7、年代代末末出出现现了了可可编编程程阵阵列列逻逻辑辑(PALProgrammableArrayLogic)器器件件。20世世纪纪80年年代代初初期期，美美国国Lattice公公司司推推出出了了一一种种新新型型的的PLD器器件件，称称为为通通用用阵阵列列逻逻辑辑(GALGenericArrayLogic)，一一般般认认为为它它是是第第二二代代PLD器器件件。随随着着技技术术的的进进步步，生生产产工工艺艺的的不不断断改改进进，器器件件规规模模不不断断扩扩大大，逻逻辑辑功功能能不不断断增增强强，各各种种可可编程逻辑器件如雨后春笋般涌现，如编程逻辑器件如雨后春笋般涌现，如PROM、EPROM、EEPRO

8、M等。等。随随着着半半导导体体工工艺艺不不断断完完善善、用用户户对对器器件件集集成成度度要要求求不不断断提提高高，1985年年，美美国国Altera公公司司在在EPROM和和GAL器器件件的的基基础础上上，首首先先推推出出了了可可擦擦除除可可编编程程逻逻辑辑器器件件EPLD(ErasablePLD)，其其基基本本结结构构与与PAL/GAL器器件件相相仿仿，但但其其集集成成度度要要比比GAL器器件件高高得得多多。而而后后Altera、Atmel、Xilinx等等公公司司不不断断推推出出新新的的EPLD产产品品，它它们们的的工工艺艺不不尽尽相相同同，结结构构不不断断改改进进，形形成成了了一一个个庞

9、庞大大的的群群体体。但但是是从从广广义义来来讲讲，可可擦擦除除可可编编程程逻逻辑辑器器件件(EPLD)可以包括可以包括GAL、EEPROM、FPGA、ispLSI或或ispEPLD等器件。等器件。第第2 2章章 大规模可编程逻辑器件大规模可编程逻辑器件 最最初初，一一般般把把器器件件的的可可用用门门数数超超过过500门门的的PLD称称为为EPLD。后后来来，由由于于器器件件的的密密度度越越来来越越大大，所所以以许许多多公公司司把把原原 来来 称称 为为 EPLD的的 产产 品品 都都 称称 为为 复复 杂杂 可可 编编 程程 逻逻 辑辑 器器 件件CPLD（ComplexProgrammabl

10、eLogicDevices)。现现在在一一般般把所有超过某一集成度的把所有超过某一集成度的PLD器件都称为器件都称为CPLD。当当前前CPLD的的规规模模已已从从取取代代PAL和和GAL的的500门门以以下下的的芯芯片片系系列列，发发展展到到5000门门以以上上，现现已已有有上上百百万万门门的的CPLD芯芯片片系系列列。随随着着工工艺艺水水平平的的提提高高，在在增增加加器器件件容容量量的的同同时时，为为提提高高芯芯片片的的利利用用率率和和工工作作频频率率，CPLD从从内内部部结结构构上上作作了了许许多多改改进进，出出现现了了多多种种不不同同的的形形式式，功功能能更更加加齐齐全全，应应用用不不断

11、断扩扩展展。在在EPROM基基础础上上出出现现的的高高密密度度可可编编程程逻逻辑辑器器件件称称为为EPLD或或CPLD。第第2 2章章 大规模可编程逻辑器件大规模可编程逻辑器件 在在20世世纪纪80年年代代中中期期，美美国国Xilinx公公司司首首先先推推出出了了现现场场可可编编程程门门阵阵列列FPGA（FieldProgrammablegatearray)器器件件。FPGA器器件件采采用用逻逻辑辑单单元元阵阵列列结结构构和和静静态态随随机机存存取取存存储储器器工工艺艺，设设计计灵灵活活，集集成成度度高高，可可无无限限次次反反复复编编程程，并并可可现现场场模模拟拟调调试试验验证证。FPGA器器

12、件件及及其其开开发发系系统统是是开开发发大大规规模模数数字字集集成成电电路路的的新新技技术术。它它利利用用计计算算机机辅辅助助设设计计，绘绘制制出出实实现现用用户户逻逻辑辑的的原原理理图图、编编辑辑布布尔尔方方程程或或用用硬硬件件描描述述语语言言等等方方式式作作为为设设计计输输入入；然然后后经经一一系系列列转转换换程程序序、自自动动布布局局布布线线、模模拟拟仿仿真真的的过过程程；最最后后生生成成配配置置FPGA器器件件的的数数据据文文件件，对对FPGA器器件件初初始始化化。这这样样就就实实现现了了满满足足用用户户要要求求的的专专用用集集成成电电路路，真真正正达达到到了了用用户户自自行行设设计计

13、、自自行行研研制制和和自自行行生生产产集集成成电电路路的的目目的的。由由于于FPGA器器件件具具有有高高密密度度、高高速速率率、系系列列化化、标标准准化化、小小型型化化、多多功功能能、低低功功耗耗、低低成成本本，设设计计灵灵活活方方便便，可可无无限限次次反反复复编编程程，并并可可现现场场模模拟拟调调试试验验证证等等优优点点，因因此此使使用用FPGA器器件件，一一般般可可在在几几天天到到几几周周内内完完成成一一个个电电子子系系统统的的设设计计和和制制作作，可可以以缩缩短短研研制制周周期期，达达到到快快速速上上市市和和进进一一步步降降低低成成本本的的要要求。求。第第2 2章章 大规模可编程逻辑器件

14、大规模可编程逻辑器件 在在20世世纪纪90年年代代初初，Lattice公公司司又又推推出出了了在在系系统统可可编编程程大大规规模模集集成成电电路路(ispLSI)。所所谓谓“在在系系统统可可编编程程特特性性”(InSystemProgrammability，缩缩写写为为ISP)，是是指指在在用用户户自自己己设设计计的的目目标标系系统统中中或或线线路路板板上上，为为重重新新构构造造设设计计逻逻辑辑而而对对器器件件进进行行编编程程或或反反复复编编程程的的能能力力。在在系系统统编编程程器器件件的的基基本本特特征征是是利利用用器器件件的的工工作作电电压压(一一般般为为5V)，在在器器件件安安装装到到系

15、系统统板板上上后后，不不需需要要将将器器件件从从电电路路板板上上卸卸下下，可可对对器器件件进进行行直直接接配配置置，并并可可改改变变器器件件内内的的设设计计逻逻辑辑，满满足足原原有有的的PCB布布局局要要求求。采采用用ISP技技术术之之后后，硬硬件件设设计计可可以以变变得得像像软软件件设设计计那那样样灵灵活活而而易易于于修修改改，硬硬件件的的功功能能也也可可以以实实时时地地加加以以更更新新或或按按预预定定的的程程序序改改变变配配置置。这这不不仅仅扩扩展展了了器器件件的的用用途途，缩缩短短了了系系统统的的设设计计和和调调试试周周期期，而而且且还还省省去去了了对对器器件件单单独独编编程程的的环环节

16、节，因因而而也也省省去去了器件编程设备，简化了目标系统的现场升级和维护工作。了器件编程设备，简化了目标系统的现场升级和维护工作。第第2 2章章 大规模可编程逻辑器件大规模可编程逻辑器件 在在系系统统可可编编程程的的概概念念，首首先先由由美美国国的的Lattice公公司司提提出出，而而且且，该该公公司司已已将将其其独独特特的的ISP技技术术应应用用到到高高密密度度可可编编程程逻逻辑辑器器件件中中，形形成成了了ispLSI(insystemprogrammableLargeScaleIntegration，在在系系统统可可编编程程大大规规模模集集成成)和和pLSI(可可编编程程大大规规模模集集成成

17、)逻逻辑辑器器件件系系列列。ispLSI在在功功能能和和参参数数方方面面都都与与相相对对应应的的pLSI器器件件相相兼兼容容，只只是是增增加加了了5V在在系系统统可可编编程程与与反反复复可可编编程程能能力力。ispLSI和和pLSI产产品品，既既有有低低密密度度PLD使使用用方方便便、性性能能可可靠靠等等特特点点，又又有有FPGA器器件件的的高高密密度度和和灵灵活活性性，具具有有确确定定可可预预知知的的延延时时、优优化化的的通通用用逻逻辑辑单单元元、高高效效的的全全局局布布线线区区、灵灵活活的的时时钟钟机机制制、标标准准的的边边界界扫扫描描功功能能、先先进进的的制制造造工工艺艺等等优优势势，其

18、其系系统统速速度度可可达达154MHz，逻逻辑辑集集成成度度可可达达100014000门门，是一种比较先进的可编程专用集成电路。是一种比较先进的可编程专用集成电路。自自进进入入21世世纪纪以以来来，可可编编程程逻逻辑辑集集成成电电路路技技术术进进入入飞飞速速发发展展时时期期，器器件件的的可可用用逻逻辑辑门门数数超超过过了了百百万万门门甚甚至至达达到到上上千千万万门门，器器件件的的最最高高频频率率超超过过百百兆兆赫赫兹兹甚甚至至达达到到四四五五百百兆兆赫赫兹兹，内内嵌嵌的的功功能能模模块块越越来来越越专专用用和和复复杂杂，比比如如出出现现了了乘乘法法器器、RAM、CPU核核、DSP核核和和PLL

19、等等，同同时时出出现现了了基基于于FPGA的的可可编编程程片片上上系系统统SOPC（SystemOnaProgrammableChip），有时又称为基于），有时又称为基于FPGA的嵌入式系统。的嵌入式系统。第第2 2章章 大规模可编程逻辑器件大规模可编程逻辑器件 1从结构的复杂度分类从结构的复杂度分类从从结结构构的的复复杂杂度度上上一一般般可可将将PLD分分为为简简单单PLD和和复复杂杂PLD(CPLD)，或或分分为为低低密密度度PLD和和高高密密度度PLD(HDPLD)。通通常常，当当PLD中中的的等等效效门门数数超超过过500门门时时，则则认认为为它它是是高高密密度度PLD。传传统统的的P

20、AL和和GAL是是典典型型的的低低密密度度PLD，其其余余如如EPLD、FPGA和和pLSI/ispLSI等则称为等则称为HDPLD或或CPLD。2从互连结构上分类从互连结构上分类从互连结构上可将从互连结构上可将PLD分为确定型和统计型两类。分为确定型和统计型两类。确确定定型型PLD提提供供的的互互连连结结构构每每次次用用相相同同的的互互连连线线实实现现布布线线，所所以以，这这类类PLD的的定定时时特特性性常常常常可可以以从从数数据据手手册册上上查查阅阅而事先确定。而事先确定。统统计计型型结结构构是是指指设设计计系系统统每每次次执执行行相相同同的的功功能能，却却能能给给出不同的布线模式，一般无

21、法确切地预知线路的延时。出不同的布线模式，一般无法确切地预知线路的延时。2.1.2PLD的分类方法的分类方法第第2 2章章 大规模可编程逻辑器件大规模可编程逻辑器件 3从可编程特性上分类从可编程特性上分类从从可可编编程程特特性性上上可可将将PLD分分为为一一次次可可编编程程和和重重复复可可编编程程两两类类。一一次次可可编编程程的的典典型型产产品品是是PROM、PAL和和熔熔丝丝型型FPGA，其其他他大大多多是是重重复复可可编编程程的的。其其中中，用用紫紫外外线线擦擦除除的的产产品品的的编编程程次次数数一一般般在在几几十十次次的的量量级级，采采用用电电擦擦除除方方式式的的产产品品的的编编程程的的

22、次次数数稍稍多多些些，采采用用E2CMOS工工艺艺的的产产品品，擦擦写写次次数数可可达达上上千千次次，而而采采用用SRAM(静静态态随随机机存存取取存存储储器器)结结构构，则则被被认为可实现无限次的编程。认为可实现无限次的编程。4从可编程元件上分类从可编程元件上分类最最早早的的PLD器器件件(如如PAL)大大多多采采用用的的是是TTL工工艺艺，但但后后来来的的PLD器器件件(如如GAL、EPLD、FPGA及及pLSI/ISP器器件件)都都采采用用MOS工工艺艺(如如NMOS、CMOS、E2CMOS等等)。目目前前，一一般般有有下下列列5种种编编程程元元件件：熔熔丝丝型型开开关关(一一次次可可编

23、编程程，要要求求大大电电流流)；可可编编程程低低阻阻电电路路元元件件(多多次次可可编编程程，要要求求中中电电压压)；EPROM的编程元件的编程元件(需要有石英窗口，紫外线擦除需要有石英窗口，紫外线擦除)；EEPROM的编程元件；的编程元件；基于基于SRAM的编程元件。的编程元件。第第2 2章章 大规模可编程逻辑器件大规模可编程逻辑器件 2.1.3常用常用CPLD和和FPGA标识的含义标识的含义1CPLD和和FPGA标识概说标识概说（1）用用于于说说明明生生产产厂厂家家的的，如如：Lattice，Altera，Xilinx是其公司名称。是其公司名称。（2）注注册册商商标标，如如：MAX是是为为A

24、ltera公公司司其其CPLD产产品品MAX系列注册的商标。系列注册的商标。（3）产产品品型型号号，如如EPM7128SLC84-15，是是Altera公公司司的一种的一种CPLD（EPLD）的型号，是需要重点掌握的。）的型号，是需要重点掌握的。（4）产产品品序序列列号号，是是说说明明产产品品生生产产过过程程中中的的编编号号，是是产产品身份的标志，相当于人的身份证。品身份的标志，相当于人的身份证。（5）产产地地与与其其它它说说明明，由由于于跨跨国国公公司司跨跨国国经经营营，世世界界日日益益全全球球化化，有有些些产产品品还还有有产产地地说说明明，如如：MadeinChina（中中国制造）。国制造

25、）。第第2 2章章 大规模可编程逻辑器件大规模可编程逻辑器件 2CPLD/FPGA产品型号标识组成产品型号标识组成（1）产品系列代码：如）产品系列代码：如Altera公司的公司的FLEX器件系列代码为器件系列代码为EPF。（2）品品种种代代码码：如如Altera公公司司的的FLEX10K，10K即即是是其其品品种种代代码。码。（3）特特征征代代码码：也也即即集集成成度度，CPLD产产品品一一般般以以逻逻辑辑宏宏单单元元数数描描 述述，而而 FPGA一一 般般 以以 有有 效效 逻逻 辑辑 门门 来来 描描 述述。如如 Altera公公 司司 的的EPF10K10中中后后一一个个10，代代表表典

26、典型型产产品品集集成成度度是是10k（注注：本本章章数数量量的缩写的缩写K表示表示1024，k表示表示1000）。要注意有效门与可用门不同。）。要注意有效门与可用门不同。（4）封封装装代代码码：如如Altera公公司司的的EPM7128SLC84中中的的LC，表表示示采采用用PLCC封封装装（PlasticLeadedChipCarrier，塑塑料料方方形形扁扁平平封封装装）。PLD封封装装除除PLCC外外，还还有有BGA（BallGridArray，球球形形网网状状阵阵列列）、C/JLCC(Ceramic/J-leadedChipCarrier,)、C/M/P/TQFP（Ceramic/Me

27、tal/Plastic/ThinQuardFlatPackage）、PDIP/DIP（Plastic Double In line Package）、PGA(Ceramic PinGridArray)等等多多以以其其缩缩写写来来描描述述，但但要要注注意意各各公公司司稍稍有有差差别别，如如PLCC，Altera公公司司用用LC描描述述，Xilinx公公司司用用PC描描述述,Lattice公公司司用用J来描述。来描述。第第2 2章章 大规模可编程逻辑器件大规模可编程逻辑器件 （5）参数说明：如）参数说明：如Altera公司的公司的EPM7128SLC84中的中的LC84-15，84代表有代表有84

28、个引脚，个引脚，15代表速度等级为代表速度等级为15ns，注意该等级的含义各，注意该等级的含义各公司有所不同。也有的产品直接用系统频率来表示速度，如公司有所不同。也有的产品直接用系统频率来表示速度，如ispLSI1016-60，60代表最大频率代表最大频率60MHz。（6）改进型描述：一般产品设计都在后续进行改进设计，改进）改进型描述：一般产品设计都在后续进行改进设计，改进设计型号一般在原型号后用字母表示，如设计型号一般在原型号后用字母表示，如A、B、C等按先后顺序编等按先后顺序编号，有些不从号，有些不从A、B、C按先后顺序编号，则有特定的含义，如按先后顺序编号，则有特定的含义，如D表表示低成

29、本型（示低成本型（Down）、）、E表示增强型（表示增强型（Ehanced)、L表示低功耗型表示低功耗型（Low）、）、H表示高引脚型（表示高引脚型（High）、）、X表示扩展型（表示扩展型（eXtended）等。）等。（7）适用的环境等级描述：一般在型号最后以字母描述，）适用的环境等级描述：一般在型号最后以字母描述，C（Commercial）表示商用级（）表示商用级（085），），I（Industrial）表示）表示工业级（工业级（-40100），），M（Martial）表示军工级（）表示军工级（-55125）。）。（8）附加后缀：如）附加后缀：如ES：Engineeringsample，N

30、:Lead-freedevices。第第2 2章章 大规模可编程逻辑器件大规模可编程逻辑器件 3 3几种典型产品型号几种典型产品型号 1 1）LatticeLattice公司公司CPLDCPLD和和FPGAFPGA系列器件系列器件 LatticeLattice公公司司的的CPLDCPLD产产品品以以其其发发明明的的ispisp开开头头，系系列列有有ispLSIispLSI、ispMACHispMACH、ispPACispPAC及及新新开开发发的的ispXPGAispXPGA、ispXPLDispXPLD等等，其其中中ispPACispPAC为为模模拟拟可可编编程程器器件件，除除ispLSI i

31、spLSI、ispMACH4AispMACH4A系系列列外外，型型号号编编排排时时CPLDCPLD产产品品以以LCLC开开头头，FPGAFPGA产产品品以以LFLF开开头头(MachXO(MachXO系系列列除除外外)，SCSC系系列列以以LFSCLFSC开开头头，如如ECEC系系列列以以ECEC开开头头，典型产品型号含义如下：典型产品型号含义如下：ispLSI1016-60ispLSI1016-60：ispLSI1000ispLSI1000系系列列CPLDCPLD，通通用用逻逻辑辑块块GLBGLB数为数为1616个，工作频率最大个，工作频率最大60MHz60MHz。ispLSI1032E-1

32、25 ispLSI1032E-125 LJLJ：ispLSI1000EispLSI1000E系系列列CPLDCPLD，通通用用逻逻辑辑块块GLBGLB数数为为3232个个（相相当当逻逻辑辑宏宏单单元元数数128128），工工作作频频率率最最大大125MHz,PLCC84125MHz,PLCC84封装，低电压型商用产品。封装，低电压型商用产品。M4A5-256/128-7YC:5V M4A5-256/128-7YC:5V ispMACH4AispMACH4A系系列列CPLDCPLD，逻逻辑辑宏宏单单元元数数256256个个，引引脚脚间间延延迟迟为为7.5ns7.5ns，PQFP208PQFP20

33、8封封装装，适适用用温温度范围为商用级度范围为商用级(0(070)70)。第第2 2章章 大规模可编程逻辑器件大规模可编程逻辑器件 LC4032ZE-4TN100C:LC4032ZE-4TN100C:ispMACH4000ZEispMACH4000ZE系系列列CPLDCPLD，逻逻辑辑宏宏单单元元数数3232个个，引引脚脚间间延延迟迟为为4.4 4.4 nsns，无无铅铅TQFP100TQFP100封封装装，适适用用温度范围为商用级温度范围为商用级(0(085)85)。LC5256MC-4F256CLC5256MC-4F256C：ispXPLD ispXPLD 5000MC5000MC系系列列

34、CPLDCPLD，逻逻辑辑宏宏单单元元数数256256个个，存存储储器器型型，1.8V1.8V供供电电电电压压，引引脚脚间间延延迟迟为为4.0ns4.0ns，fpBGA256fpBGA256封装，适用温度范围为商用级封装，适用温度范围为商用级(0(085)85)。LCMXO640E-4FT256CES:LCMXO640E-4FT256CES:MachXOMachXO系系列列FPGAFPGA，640 640 个个查查找找表表，1.2V1.2V供供电电电电压压，速速度度等等级级为为4 4级级，fpBGA256fpBGA256封封装装，适适用用温温度范围为商用级度范围为商用级(0(085)85)，工

35、程样品。，工程样品。LFSC3GA25E-6F900C:LFSC3GA25E-6F900C:SCSC系系列列FPGAFPGA，SERDESSERDES速速度度3.8G3.8G，25k 25k LUTsLUTs，1.2V1.2V供供电电电电压压，速速度度等等级级为为6 6级级，fpBGA900fpBGA900封封装装,适用温度范围为商用级适用温度范围为商用级(0(085)85)。第第2 2章章 大规模可编程逻辑器件大规模可编程逻辑器件 LFX1200EC-03F900I:ispXPGA1200E系系列列FPGA，典典型型逻逻辑辑规规模模是是1.25M系系统统门门，1.8V，速速度度等等级级为为3

36、级级（注注意意Lattice公公司司的的速速度度等等级级数数越越小小，速速度度越越慢慢），fpBGA900封封装装,适用温度范围为工业级适用温度范围为工业级(-40100)。LFXP10E-4F256C:XP系系列列FPGA，10kLUTs，1.2V供供电电电电压压，速速度度等等级级为为4级级，fpBGA256封封装装,适适用用温温度度范范围围为为商商用级用级(085)。LFEC20E-4F484C:EC系系列列FPGA，20kLUTs，1.2V供供电电电电压压，速速度度等等级级为为4级级，fpBGA484封封装装,适适用用温温度度范范围围为为商商用级用级(085)。LFE2-50E-7F67

37、2C:ECP2系系列列FPGA，50kLUTs，1.2V供供电电电电压压，速速度度等等级级为为7级级，fpBGA672封封装装,适适用用温温度度范范围围为为商用级商用级(085)。第第2 2章章 大规模可编程逻辑器件大规模可编程逻辑器件 2 2）AlteraAltera公司的公司的FPGAFPGA和和CPLDCPLD系列器件系列器件 Altera Altera公司的产品一般以公司的产品一般以EPEP开头，代表可重复编程。开头，代表可重复编程。AlteraAltera公公司司的的MAXMAX系系列列CPLDCPLD产产品品和和MAXFPGAMAXFPGA产产品品，系列代码为系列代码为EPMEPM

38、，典型产品型号含义如下：，典型产品型号含义如下：EPM7128SLC84-15EPM7128SLC84-15：MAX7000SMAX7000S系系列列CPLDCPLD，逻逻辑辑宏宏单单元元数数128128，采用，采用PLCCPLCC封装，封装，8484个引脚，引脚间延时为个引脚，引脚间延时为15ns15ns。EPM240GT100C3ES:EPM240GT100C3ES:MAXG MAXG 系系列列FPGAFPGA产产品品，逻逻辑辑单单元元数数240240，TQFPTQFP封封装装，100100个个引引脚脚，速速度度等等级级为为3 3级级，适适用用温温度度范范 围围 为为 商商 用用 级级(0

39、(0 85)85)，ESES表表 示示 是是 工工 程程 样样 品品（Engineering sampleEngineering sample）。）。第第2 2章章 大规模可编程逻辑器件大规模可编程逻辑器件 AlteraAltera公公司司的的FPGAFPGA产产品品系系列列代代码码为为EPEP或或EPFEPF，典典型型产产品品型型号号含含义如下：义如下：EPF10K10 EPF10K10：FLEX10KFLEX10K系列系列FPGAFPGA，典型逻辑规模是，典型逻辑规模是10k10k有效逻辑门。有效逻辑门。EPF10K30E EPF10K30E：FLEX10KEFLEX10KE系列系列FPG

40、AFPGA，逻辑规模是，逻辑规模是EPF10K10EPF10K10的的3 3倍。倍。EPF20K200E EPF20K200E：APEX20KEAPEX20KE系列系列FPGAFPGA，逻辑规模是，逻辑规模是EPF10K10EPF10K10的的2020倍。倍。EP1K30 EP1K30：ACEX1KACEX1K系列系列FPGAFPGA，逻辑规模是，逻辑规模是EPF10K10EPF10K10的的3 3倍。倍。EP1S30 EP1S30：STRATIXSTRATIX系列系列FPGAFPGA，逻辑规模是，逻辑规模是EPF10K10EPF10K10的的3 3倍。倍。EP3C25F324C7N:CYCL

41、ONE EP3C25F324C7N:CYCLONE 系系列列FPGAFPGA，逻逻辑辑单单元元数数25 25 k k，FBGAFBGA封封装装，324324个个引引脚脚，速速度度等等级级为为7 7级级，适适用用温温度度范范围围为为商商用用级级(0(085)85)，无铅无铅(Lead-free devices(Lead-free devices）。）。EP4SGX EP4SGX 230 230 K K F F 40 40 C C 2 2 ESES：Stratix Stratix GXGX系系列列FPGAFPGA，逻逻辑辑单单元元数数230k230k，带带3636个个收收发发器器，FBGAFBGA

42、封封装装，15171517个个引引脚脚，速速度度等等级级为为2 2级级，适适用用温度范围为商用级温度范围为商用级(0(085)85)，工程样品。，工程样品。EP1AGX EP1AGX 20 20 C C F F 484 484 C C 6 6 N N：Arria Arria GXGX系系列列FPGAFPGA，逻逻辑辑单单元元数数20k20k，带带4 4个个收收发发器器，FBGAFBGA封封装装，484484个个引引脚脚，速速度度等等级级为为6 6级级，适适用用温温度度范范围围为商用级为商用级(0(085)85)，无铅。，无铅。第第2 2章章 大规模可编程逻辑器件大规模可编程逻辑器件 Alter

43、aAltera公公司司的的FPGAFPGA配配置置器器件件系系列列代代码码为为EPCEPC，典典型型产产品品型型号含义如下：号含义如下：EPC1 EPC1：为：为1 1型型FPGAFPGA配置器件。配置器件。3 3）XilinxXilinx公司的公司的CPLDCPLD和和FPGAFPGA系列器件系列器件 XilinxXilinx公公司司的的产产品品一一般般以以XCXC开开头头，代代表表XilinxXilinx公公司司的的产产品品。典型产品型号含义如下：典型产品型号含义如下：XC95108-7 XC95108-7 PQ PQ 160C160C：XC9500XC9500系系列列CPLDCPLD，逻

44、逻辑辑宏宏单单元元数数108108，引脚间延时为引脚间延时为7ns7ns，采用，采用PQFPPQFP封装，封装，160160个引脚，商用。个引脚，商用。XC2064XC2064：XC2000XC2000系系列列FPGAFPGA，可可配配置置逻逻辑辑块块（Configurable Configurable Logic BlockLogic Block，CLBCLB）为）为6464个（只此型号以个（只此型号以CLBCLB为特征）。为特征）。XC2018 XC2018：XC2000XC2000系列系列FPGAFPGA，典型逻辑规模是有效门，典型逻辑规模是有效门18001800。XC4002A XC4

45、002A：XC4000AXC4000A系列系列FPGAFPGA，典型逻辑规模是，典型逻辑规模是2k2k有效门。有效门。XCS10 XCS10：SpartanSpartan系列系列FPGAFPGA，典型逻辑规模是，典型逻辑规模是10k10k。XCS30 XCS30：SpartanSpartan系列系列FPGAFPGA，典型逻辑规模是，典型逻辑规模是XCS10XCS10的的3 3倍。倍。XC3S50A XC3S50A-4-4 FT FT 256 256 C C：Spartan Spartan 3A3A系系列列FPGAFPGA，典典型型逻逻辑辑规规模模是是XCS10XCS10的的5 5倍倍，速速度度

46、等等级级为为4 4级级，采采用用FTBGA256FTBGA256脚脚封封装装，适适用用温温度范围为商用级度范围为商用级(0(085)85)。XC6VLX240T-1FFG1156CXC6VLX240T-1FFG1156C：Virtex-6 Virtex-6 LXLX系系列列FPGAFPGA，典典型型逻逻辑辑规规模模是是240k240k，速速度度等等级级为为1 1级级，采采用用11561156脚脚封封装装,适适用用温温度度范范围围为为商用级商用级(0(085)85)。第第2 2章章 大规模可编程逻辑器件大规模可编程逻辑器件 2.2 Lattice2.2 Lattice公司的公司的CPLDCPLD

47、和和FPGAFPGA器件器件2.2.1 Lattice2.2.1 Lattice公司的公司的CPLDCPLD和和FPGAFPGA概述概述1CLPD器件概述器件概述Lattice公公司司始始建建于于1983年年，是是最最早早推推出出PLD的的公公司司之之一一，GAL器器件件是是其其成成功功推推出出并并得得到到广广泛泛应应用用的的PLD产产品品。20世世纪纪80年年代代末末，Lattice公公司司提提出出了了ISP（在在系系统统可可编编程程）的的概概念念，并并首首次次推推出出了了CPLD器器件件，其其后后，将将ISP与与其其拥拥有有的的先先进进的的EECMOS技技术术相相结结合合，推推出出了了一一

48、系系列列具具有有ISP功功能能的的CPLD器器件件，使使CPLD器器件件的的应应用用领领域域又又有有了了巨巨大大的的扩扩展展。所所谓谓ISP技技术术，就就是是不不用用从从系系统统上上取取下下PLD芯芯片片，就就可可进进行行编编程程的的技技术术。ISP技技术术大大大大缩缩短短了了新新产产品品研研制制周周期期，降降低低了了开开发发风风险险和和成成本本,因因而而推推出出后后得得到到了了广广泛泛的的应应用用，几几乎乎成成了了CPLD的的标标准准。Lattice公公司司的的CPLD器器件件主主要要有有ispLSI系系列列、ispMACH系系列列、ispXPLD系列，现在主流产品是系列，现在主流产品是is

49、pMACH系列和系列和ispXPLD系列。系列。第第2 2章章 大规模可编程逻辑器件大规模可编程逻辑器件 （1 1）ispLSIispLSI系列系列CPLDCPLD ispLSIispLSI系系列列是是LatticeLattice公公司司于于2020世世纪纪9090年年代代以以来来推推出出的的，有有 ispLSI1000ispLSI1000系系 列列、ispLSI2000ispLSI2000系系 列列、ispLSI3000ispLSI3000系系 列列、ispLSI4000ispLSI4000系系列列、ispLSI5000ispLSI5000系系列列、ispLSI8000ispLSI8000系

50、系列列六六个个系系列列，分分别别适适用用于于不不同同场场合合，前前三三个个系系列列是是基基本本型型，后后三三个个系系列列是是19961996年年后后推推出出的的。ispLSIispLSI系系列列集集成成度度10001000门门至至6000060000门门，引引脚脚到到引引脚脚之之间间（Pin Pin To To PinPin）延延时时最最小小3ns3ns，工工作作速速度度可可达达300MHz300MHz，支支持持ISPISP和和JTAGJTAG边边界界扫扫描描测测试试功功能能，原原来来广广泛泛应应用用于于通通信信设设备备、计计算算机机、DSPDSP系系统统和和仪仪器器仪仪表表中中，但但现现在在