可编程逻辑器件-PLD.ppt

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1、可编程逻辑器件PLD电信系数字视频中心鲁放课程简介n 脉冲与数字电路为基础：学习了数字电路的基本设计方法。n 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。n 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n 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n 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n 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

2、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。n 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n 器件为什么能够编程n 了解大规模可编程逻辑器件的结构及工作原理n 怎样对器件编程n 熟悉一种EDA 软件的使用方法（工具）n 以Altera 公司的MaxPlusII 为例n 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）n 以VHDL 语言为例教学安排n 理论教学（12 学时）n 上机实践（

3、20 学时）n 考核方式n 实验成绩（实验报告）n 理论笔试（考试）n 上机考试（上机操作）参考书n 王金明，数字系统设计与Verilog HDL，电子工业出版社。n 杨晖，大规模可编程逻辑器件与数字系统设计，北京航空航天大学出版社。n 褚振勇，FPGA 设计及应用，西安电子科技大学出版社。脉冲与数字电路课程的回顾n 布尔函数数字系统数学基础（卡诺图）n 数字电路设计的基本方法n 组合电路设计问题 逻辑关系 真值表 化简 逻辑图n 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n 使用中、小规模器件设计电路（74、54系列）n 编

4、码器（74LS148）n 译码器（74LS154）n 比较器（74LS85）n 计数器（74LS193）n 移位寄存器（74LS194）n 脉冲与数字电路课程的回顾n 设计方法的局限n 卡诺图只适用于输入比较少的函数的化简。n 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。n 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n 采用中小规模器件的局限n 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n 设计比较困难能方便地发现设计错误n 电路修改很麻烦提供方便的修改手段n PLD 器件的出现改变了这一

5、切PLD 出现的背景n 电路集成度不断提高n SSI MSI LSI VLSIn 计算机技术的发展使EDA 技术得到广泛应用n 设计方法的发展n 自下而上 自上而下n 用户需要设计自己需要的专用电路n 专用集成电路（ASIC Application Specific Integrated Circuits）开发周期长，投入大，风险大n 可编程器件PLD：开发周期短，投入小，风险小PLD 器件的优点n 集成度高，可以替代多至几千块通用IC 芯片n 极大减小电路的面积，降低功耗，提高可靠性n 具有完善先进的开发工具n 提供语言、图形等设计方法，十分灵活n 通过仿真工具来验证设计的正确性n 可以反复

6、地擦除、编程，方便设计的修改和升级n 灵活地定义管脚功能，减轻设计工作量，缩短系统开发时间n 保密性好n 管脚数目：n 208 个n 电源：n 3.3V（I/O）n 2.5V（内核）n 速度n 250MHzn 内部资源n 4992 个逻辑单元n 10 万个逻辑门n 49152 bit 的RAMPLD 的发展趋势n 向高集成度、高速度方向进一步发展n 最高集成度已达到400 万门n 向低电压和低功耗方向发展，5V 3.3V 2.5V 1.8V 更低n 内嵌多种功能模块n RAM，ROM，FIFO，DSP，CPUn 向数、模混合可编程方向发展大的PLD 生产厂家n 最大的PLD 供应商之一n FPGA 的发明者，最大的PLD 供应商之一n ISP 技术的发明者n 提供军品及宇航级产品PLD 器件的分类按集成度n 低密度n PROM,EPROM,EEPROM,PAL,PLA,GALn 只能完成较小规模的逻辑电路n 高密度，已经有超过400 万门的器件n EPLD,CPLD,FPGAn 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n 基于与或阵列结构的器件阵列型n PROM，EEPROM，PAL，GAL，CPLDn CPLD 的代表芯片如：Altera 的MAX 系列n 基于门阵列结构的器件单元型n FPGA