第2章EDA课件.ppt

第2章大规模可编程逻辑器件
CPLD和FPGA
可编程逻辑器件概述
复杂可编程逻辑器件(CPLD)
现场可编程门阵列(FPGA)
FPGA的配置模式
FPGA和CPLD的开发应用选择
11/10/2017
第2章大规模可编程逻辑器件
教学目标
教学重点
教学过程
11/10/2017
了解可编程逻辑器件的基本结构
了解复杂可编程逻辑器件(CPLD)的基本结构
现场可编程门阵列(FPGA)的基本结构
可编程门阵列(FPGA)的配置
FPGA和CPLD的开发应用选择
第2章教学目标
11/10/2017
第2章教学重点
理解复杂可编程逻辑器件(CPLD)的基本结构
理解现场可编程门阵列(FPGA)的基本结构
掌握可编程门阵列(FPGA)的配置方式
掌握 FPGA和CPLD的开发应用选择
11/10/2017
可编程逻辑器件概述
PLD的发展进程
最早的可编程逻辑器件出现在20世纪70年代初,主要是可编程只读存储器(PROM)和可编程逻辑阵列(PLA)。 20世纪70年代末AMD公司推出了可编程阵列逻辑(PAL—Programmable Array Logic)器件。20世纪80年代初期,美国Lattice公司推出了一种新型的PLD器件,称为通用阵列逻辑(GAL-Generic Array Logic),一般认为它是第二代PLD (Programable Logic Device)器件。随着技术的进步,生产工艺的不断改进,器件规模不断扩大,逻辑功能不断增强,各种可编程逻辑器件如雨后春笋般地涌现,如PROM、EPROM、E2PROM等。
11/10/2017
在EPROM基础上出现的高密度可编程逻辑器件称为EPLD或CPLD。现在一般把超过某一集成度的PLD器件都称为CPLD。在20世纪80年代中期,美国Xilinx公司首先推出了现场可编程门阵列(FPGA-Field Programable Gate Array)器件。FPGA器件采用逻辑单元阵列结构和静态随机存取存储器工艺,设计灵活,集成度高,可无限次反复编程,并可现场模拟调试验证。在20世纪90年代初,Lattice公司又推出了在系统可编程大规模集成电路(ispLSI)。
PLD的发展进程
11/10/2017
近来PLD的发展:单片集成度达1000万系统门以上,速度达420MHz以上,线宽达90nm宽,属甚深亚微米技术。从FPGA工艺发展来看,,;而90nm产品技术,则是脱离发展期,开始步入成长阶段;65nm产品会在2006~2007年陆续有产品推出,并且2006~2008年将是一个设计的周期,而后三至五年才是它的成熟期。
PLD的发展进程
11/10/2017
工艺不断进步的背后必然导致价格的不断下跌,FPGA产品的价格理所当然也会因技术迁移和架构采用流水线设计而下降,目前100万系统门FPGA则仅售几美元。正是因为PLD低廉的价格,使得它在消费性电子市场以及车用市场的增长率相对强劲,尤其是消费性电子领域,将从2002年仅6%的比例劲增至2006年的18%。根据Gartner Dataquest调查,,预计到2008年,,%。
11/10/2017
PLD与分立元件相比,具有速度快、容量大、功耗小和可靠性高等优点。由于集成度高,设计方法先进、现场可编程,可以设计各种数字电路,因此,在通信、网络、仪器、数据处理、汽车、存储/服务器、工业和航空/国防等众多领域内得到了广泛应用。Xilinx也把FPGA从可编程逻辑领域扩展到技术领域,如高性能DSP、高性能嵌入式处理和高速串行连接。不久的将来将全部取代分立数字元件,目前一些数字集成电路生产厂商已经停止了分立数字集成电路的生产。因此应该学会PLD的设计技术。
11/10/2017
目前在我国常见的PLD生产厂家有XILINX、ALTERA、ACTEL、LATTIC、ATEMEL、MICROCHIP和AMD等等,其中XILINX和ALTERA为两个主要生产厂,XILINX的产品为FPGA,ALTERA的产品称为CPLD,各有优缺点,但比较起来ALTERA的产品略有长处:
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