PLD器件的设计步骤.docx

NurfürdenpersönlichenfürStudien,Forschung,、PLD器件的设计步骤 PLD器件的逻辑功能描述一般分为原理图描述和硬件描述语言描述,原理图描述是一种直观简便的方法,它可以将现有的小规模集成电路实现的功能直接用PLD器件来实现,而不必去将现有的电路用语言来描述,但电路图描述方法无法做到简练;硬件描述语言描述是可编程器件设计的另一种描述方法,语言描述可能精确和简练地表示电路的逻辑功能,现在在PLD的设计过程中广泛使用,并且有更加浒的趋势,常用的硬件描述语言有ABEL,VHDL语言等,其中ABEL是一种简单的硬件描述语言,其支持布尔方程、真值表、状态机等逻辑描述,适用于计数器、译码器、运算电路、比较器等逻辑功能的描述;VHDL语言是一种行为描述语言,其编程结构类似于计算机中的C语言,在描述复杂逻辑设计时,非常简洁,具有很强的逻辑描述和仿真能力,是未来硬件设计语言的主流。 ,必须通过计算机软件对其进行编译,将其描述转换为经过化简的布尔代数表达式(即通常的最简与或表达式),编译软件再根据器件的特点将表达式适配进具体的器件,最终形成PLD器件的熔断丝文件(通常叫做JEDEC文件,简称为JED文件)。通常在将用户设计的逻辑下载到具体器件中前,为了检查设计的结果是否正确,通常可以通过计算机软件进行模拟,检查其设计结果是不否与设计要求相符。 ,熔断丝文件的下载一般须通过编程器进行下载。编程器是一种专门用于对可编程器(如EPROM,EEPROM,GAL,CPLD,PAL等)进行编程的专业设备,常见的编程器有台湾河洛公司的ALL系列、南京西尔特公司的Super系列等。编程器通常通过计算机的并行打印器将JED文件下载到编程器中,编程器再将JED文件根据器件的特点将其写入器件内部,从而达到下载的目的。下图给出了PLD的设计过程。 2、可编程器件设计软件简介可编程器件的设计软件种类很多,各大器件厂家及一些软件公司都开发了一系列的设计软件,正是由于这些软件才推动了可编程器件的快速发展。通常根据逻辑功能的描述方法分为:语言描述和原理图描述设计两大类。常见的如DATAI/O公司的BAEL语言、四通公司ASIC事业部开发的针对GAL器件的FM(FastMAP)软件等属于语言描述类设计软件;DATAI/O公司的Synario软件,Orcad公司的PLD等软件属于电路图描述或电路图描述与语言描述相拼命的软件。这里主要以DATAI/O公司的Synario软件为例说明GAL器件的设计过程,同时该软件还可以开发Lattice公司的pLSI器件和ispLSI器件等。 ABEL-HDL语言是一种用语言来描述器件逻辑功能的设计语言,它与其它计算机语言一样有一些关键字及一些规定。 ABEL-HDL基本算术运算符号(1)基本的运算表示 ABEL-HDL语言运算可分为逻辑运算和算术运算。下面两个表格分别列出了两种运算的符号及功能,下面表格中红底的项为时序电路中才会使用到。 ABEL-HDL基本逻辑运算符号 ABEL-HDL基本算术运算符号(2)关键字 3)ABEL语言设计举例例写出全加器的ABEL-HDL语言的源文件。分析:在组合逻辑电路中我们分析了全加器的电路,我们可以用真值表、逻辑表达式、电路图等几种方式来描述其逻辑功能。其表达式写为: 其值表可写为: 该逻辑用真值表和表达式皆可以表示,即ABEL的源文件可以有两种表达方式。源文件1:用表达式来表示源文件2:用真值表来表示只要将上面的源文件中Equations起的三行用下面一段代替即可。 ABEL-HDL语言作为一种逻辑描述语言可以进行PLD的设计,但由于有一些电路已经有了图纸,人们希望能直接将原理图写入PLD电路中去,省去进行程序设计的时间,随着计算机图形化界面的发展,现在利用电路图进行逻辑描述的软件功能愈来愈多。下图为一半加器的电路图,从图上可看出其包括以下几个部分: (1)逻辑符号:它可以是标准符号库的符号,也可以是代表其它电路功能的符号,如图中的异或门、与门符号,它代表了异或、与门的功能,但在软件上常常是英制的符号,所以读者使用是应加以注意; (2)连线:用来连接各个符号,其功能相当于实际电路的导线; (3)I/O标志:它用来标明电原理图的输入、输出信号,信号的方向(输入、输出、双向),及输入/输出脚对应于器件引脚号; (4)图片和文字:用于帮助说明电路的功能,便于理解