可编程器件概述

国家级骨干教师培训电子科技大学电子实验中心陈学英—可编程器件的开发与应用教学内容可编程设计简介开发平台简介软件使用VHDL语言简介FPGA设计实验参考资料 《数字系统设计与VHDL》王金明周顺编著，电子工业出版社《XilinxFPGA设计基础》李云松宋锐等编，西安电子科技大学出版社《XilinxFPGA开发实用 教程 人力资源管理pdf成真迷上我教程下载西门子数控教程protel99se入门教程fi6130z安装使用教程 》田耘徐文波编著，清华大学出版社www.fpga.com.cnwww.xilinx.comwww.Altera.comwww.edaclub.net相关网址第1章可编程设计概述1.1可编程技术发展概述1.2可编程设计资源介绍1.3可编程器件PLD概述1.4可编程设计语言概述1.5可编程设计工具概述1.6可编程应用演示1.90年代初期可编程器件问世20世纪80～90年代初，低密度可编程逻辑器件PAL和GAL的问世，相应的可编程开发工具主要解决电路设计没有完成之前的功能检测等问题，设计以网表文件为主。80年代后期，可编程工具已经可以进行初级的设计描述、综合、优化和设计结果验证§1.1可编程技术发展概述2.可编程EDA自动化阶段20世纪90年代，出现功能强大的EDA工具。包括：硬件描述语言(VHDL、Verilog)的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 化；高性能仿真工具的验证；高性能综合工具、编程工具的使用。单功能电子产品向系统级电子产品开发转换，即SOC的出现。§1.1可编程技术发展概述3.21世纪，可编程技术进入新时期： 电子技术各个领域全方位融入可编程技术，彼此相互渗透§1.1可编程技术发展概述Solution:ReplaceExternalDeviceswithProgrammableLogicSystem-LevelIntegrationWhyisNiossoattractive?Traditionalapproach–boardlevelintegrationusingdiscretecomponents§1.2可编程设计资源可编程设计器件PLD(FPGA/CPLD）可编程描述语言HDL(VHDL/VERILOG)可编程设计软硬件平台（编辑软件+仿真软件+综合软件+编程软件）PLD是一种半定制集成电路，在其内部集成了大量的门和触发器等基本逻辑电路，用户通过编程来改变PLD内部电路的逻辑关系或连线，就可以得到需要的设计电路。FPGA：FieldProgrammableGatesArrayCPLD：ComplexProgrammableLogicDevice§1.3可编程器件概述（PLD）CPLD ComplexProgrammableLogicDevice（复杂可编程逻辑器件） 在PAL、GAL基础上，基于积之和表达式的与或阵列结构 布线延迟确定，编程数据不丢失。 逻辑规模较小CPLD的LC(Macrocell）FPGA FPGA（Field－ProgrammableGateArray）即现场可编程门阵列， 它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件基础上进一步发展的基于查找表结构的产物。 它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。 逻辑规模大，编程数据掉电丢失，布线延迟不确定。 结构类似于门阵列寄存器和RAM较多 密度中高密度1K-10M系统门 性能时间不可预测可达450MHz 连接分段式布线结构FPGA的LE(Macrocell）FPGA/CPLD基本结构主流公司：Xilinx、Altera、Lattice、ActelFPGA/CPLD显著优点：开发周期短、投资风险小、产品上市速度快、市场适应能力强、硬件修改升级方便。FPGA/CPLD主要厂商2.EDA技术与PLD器件密不可分EDA技术是以PLD（ProgrammableLogicDevices—可编程逻辑器件）的不断发展及其开发工具的不断完善为基础的。EDA技术包括两个方面：可编程逻辑器件PLD；开发软件、开发系统PLD从最初的PAL、GAL发展为现今的FPGA、CPLD，相应开发软件逐步发展成为高度自动化的EDA开发系统。可编程逻辑器件及开发工具（EDA）的出现，彻底改变了传统的电子系统设计方法。在设计思想、设计手段、设计过程、设计结果（成就）等方面都与传统设计方法迥然不同。是电子系统设计方法的革命。AlterA ：20世纪90年代以后发展很快。主要产品有：MAX系列、FELX系列、APEX、ACEX、Cyclone、Stratix。Xilinx： 是全球领先的可编程逻辑完整解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的供应商FPGA的发明者。1984年成立，占市场份额50%以上。主要有：XC系列、Coolrunner(XPLA3)、Spartan、VertexLattice：是ISP技术的发明者，与Altera和Xilinx相比，其开发工具略逊一筹。中小规模PLD比较有特色，大规模PLD竞争力不够强（Lattice没有FPGA），主要产品有：ispLSI2000/5000/8000，MACH系列。Actel： 反熔丝（一次性烧写）PLD的领导者，反熔丝技术耐高低温、功耗低、速度快。军品的最佳选择者。主要产品：ProASIC3/3E系列FPGA/CPLD主要厂商可编程器件市场份额www.ultrawise.com.cnXilinxAlteraLatticeActelQuickLogic:1%Other:2%51%34%5%7%AlteraAllOthersPLD市场FPGA市场Xilinx赛灵思公司的收入比所有其它PLD公司收入的总和还多XILINXFPGA的工艺发展VHDL：IEEE标准系统级抽象描述能力较强。Verilog:IEEE标准门级开关电路描述能较强。ABEL:系统级抽象描述能力差，适合于门级电路描述。§1.4可编程描述语言（HDL）2.EDA技术与PLD器件密不可分EDA技术是以PLD（ProgrammableLogicDevices—可编程逻辑器件）的不断发展及其开发工具的不断完善为基础的。EDA技术包括两个方面：可编程逻辑器件PLD；开发软件、开发系统PLD从最初的PAL、GAL发展为现今的FPGA、CPLD，相应开发软件逐步发展成为高度自动化的EDA开发系统。可编程逻辑器件及开发工具（EDA）的出现，彻底改变了传统的电子系统设计方法。在设计思想、设计手段、设计过程、设计结果（成就）等方面都与传统设计方法迥然不同。是电子系统设计方法的革命。VHDL：(Very High Speed Integrated Circuit)美国国防部提出的超高速集成电路硬件描述语言，是ASIC设计和PLD设计的一种主要输入工具，其行为描述能力强些。有IEEE87标准和IEEE93标准。（侧重高层设计）VerilogHDL： 1983年Gateway首创推出的硬件描述语言，后被Cadence公司收购，1995年成为IEEE标准，在ASIC设计方面与VHDL语言平分秋色，其结构描述能力强些。（侧重结构设计）VHDLVerilog 系统级SystemLevel 算法级AlgorithmicLevel 寄存器传输级RegisterTransferLevel 门级GateLevel 电路级CircuitLevel约5个模块：§1.5可编程设计工具EDA开发工具分为：集成开发软件：编辑软件适配软件下载软件特定功能软件：综合软件仿真软件2.EDA技术与PLD器件密不可分EDA技术是以PLD（ProgrammableLogicDevices—可编程逻辑器件）的不断发展及其开发工具的不断完善为基础的。EDA技术包括两个方面：可编程逻辑器件PLD；开发软件、开发系统PLD从最初的PAL、GAL发展为现今的FPGA、CPLD，相应开发软件逐步发展成为高度自动化的EDA开发系统。可编程逻辑器件及开发工具（EDA）的出现，彻底改变了传统的电子系统设计方法。在设计思想、设计手段、设计过程、设计结果（成就）等方面都与传统设计方法迥然不同。是电子系统设计方法的革命。Altera公司：QuartusⅡ、MaxplusⅡ系列嵌入式设计--NIOSⅡIDEXilinx公司：ISE、Foundation系列嵌入式设计--EDKLattice公司：ispLEVER系列Actel公司:LiberoIDE集成开发软件（由器件厂商提供）2.EDA技术与PLD器件密不可分EDA技术是以PLD（ProgrammableLogicDevices—可编程逻辑器件）的不断发展及其开发工具的不断完善为基础的。EDA技术包括两个方面：可编程逻辑器件PLD；开发软件、开发系统PLD从最初的PAL、GAL发展为现今的FPGA、CPLD，相应开发软件逐步发展成为高度自动化的EDA开发系统。可编程逻辑器件及开发工具（EDA）的出现，彻底改变了传统的电子系统设计方法。在设计思想、设计手段、设计过程、设计结果（成就）等方面都与传统设计方法迥然不同。是电子系统设计方法的革命。综合类：Synplicity公司的Synplify/SynplifyProSynopsys公司的FPGAexpress、FPGAcompilerⅡMentor公司的LeonardoSpectrum仿真类：ModelTech公司的ModelsimAldec公司的ActiveHDLCadence公司的NC-Verilog、NC-VHDL、NC-SIM特定功能软件（专业软件商）2.EDA技术与PLD器件密不可分EDA技术是以PLD（ProgrammableLogicDevices—可编程逻辑器件）的不断发展及其开发工具的不断完善为基础的。EDA技术包括两个方面：可编程逻辑器件PLD；开发软件、开发系统PLD从最初的PAL、GAL发展为现今的FPGA、CPLD，相应开发软件逐步发展成为高度自动化的EDA开发系统。可编程逻辑器件及开发工具（EDA）的出现，彻底改变了传统的电子系统设计方法。在设计思想、设计手段、设计过程、设计结果（成就）等方面都与传统设计方法迥然不同。是电子系统设计方法的革命。§1.6可编程应用演示举例：设计一个逻辑表达式F=AB+CD§1.6可编程应用演示综合后的模型符号RTL级原理图LUT内的门级图LUT内的门级图LUT内的真值表LUT内的卡诺图WhyisNiossoattractive?Traditionalapproach–boardlevelintegrationusingdiscretecomponents2.EDA技术与PLD器件密不可分EDA技术是以PLD（ProgrammableLogicDevices—可编程逻辑器件）的不断发展及其开发工具的不断完善为基础的。EDA技术包括两个方面：可编程逻辑器件PLD；开发软件、开发系统PLD从最初的PAL、GAL发展为现今的FPGA、CPLD，相应开发软件逐步发展成为高度自动化的EDA开发系统。可编程逻辑器件及开发工具（EDA）的出现，彻底改变了传统的电子系统设计方法。在设计思想、设计手段、设计过程、设计结果（成就）等方面都与传统设计方法迥然不同。是电子系统设计方法的革命。2.EDA技术与PLD器件密不可分EDA技术是以PLD（ProgrammableLogicDevices—可编程逻辑器件）的不断发展及其开发工具的不断完善为基础的。EDA技术包括两个方面：可编程逻辑器件PLD；开发软件、开发系统PLD从最初的PAL、GAL发展为现今的FPGA、CPLD，相应开发软件逐步发展成为高度自动化的EDA开发系统。可编程逻辑器件及开发工具（EDA）的出现，彻底改变了传统的电子系统设计方法。在设计思想、设计手段、设计过程、设计结果（成就）等方面都与传统设计方法迥然不同。是电子系统设计方法的革命。2.EDA技术与PLD器件密不可分EDA技术是以PLD（ProgrammableLogicDevices—可编程逻辑器件）的不断发展及其开发工具的不断完善为基础的。EDA技术包括两个方面：可编程逻辑器件PLD；开发软件、开发系统PLD从最初的PAL、GAL发展为现今的FPGA、CPLD，相应开发软件逐步发展成为高度自动化的EDA开发系统。可编程逻辑器件及开发工具（EDA）的出现，彻底改变了传统的电子系统设计方法。在设计思想、设计手段、设计过程、设计结果（成就）等方面都与传统设计方法迥然不同。是电子系统设计方法的革命。2.EDA技术与PLD器件密不可分EDA技术是以PLD（ProgrammableLogicDevices—可编程逻辑器件）的不断发展及其开发工具的不断完善为基础的。EDA技术包括两个方面：可编程逻辑器件PLD；开发软件、开发系统PLD从最初的PAL、GAL发展为现今的FPGA、CPLD，相应开发软件逐步发展成为高度自动化的EDA开发系统。可编程逻辑器件及开发工具（EDA）的出现，彻底改变了传统的电子系统设计方法。在设计思想、设计手段、设计过程、设计结果（成就）等方面都与传统设计方法迥然不同。是电子系统设计方法的革命。2.EDA技术与PLD器件密不可分EDA技术是以PLD（ProgrammableLogicDevices—可编程逻辑器件）的不断发展及其开发工具的不断完善为基础的。EDA技术包括两个方面：可编程逻辑器件PLD；开发软件、开发系统PLD从最初的PAL、GAL发展为现今的FPGA、CPLD，相应开发软件逐步发展成为高度自动化的EDA开发系统。可编程逻辑器件及开发工具（EDA）的出现，彻底改变了传统的电子系统设计方法。在设计思想、设计手段、设计过程、设计结果（成就）等方面都与传统设计方法迥然不同。是电子系统设计方法的革命。