《中职数字电路教案》PPT课件.ppt

第8章 存储器和可编程逻辑器件简介
2. 可编程逻辑器件的开发方法
1. 电子系统的设计方法
可编程逻辑器件(PLD)简介
3. 应用简介
可编程逻辑器件的开发与应用
本章小结
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PLD在数字集成芯片中的位置 ？
PAL的结构？优点？
GAL与PAL的区别？
CPLD的基本结构？
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可编程逻辑器件的开发与应用
可编程逻辑器件(PLD)简介
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1. 电子系统的设计方法
传统的系统设计方法为自底向上。
采用可编程逻辑器件设计系统时，可基于芯片设计，可利用电子设计自动化（EDA）工具来完成。必须具备三个条件：
① 必须基于功能强大的EDA技术；
② 具备集系统描述、行为描述和结构描述功能为一体的硬件描述语言；
③ 高密度、高性能的大规模集成可编程逻辑器件。
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可编程逻辑器件的软件开发系统支持两种设计输入方式：
图形设计输入；
硬件描述语言输入。
现在比较流行的硬件描述语言有ABEL和VHDL。
计算机对输入文件进行编译、综合、优化、配置操作，最后生成供编程用的文件，可直接编程到可编程逻辑器件的芯片中。
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2. 可编程逻辑器件的开发方法
PLD的开发是指利用开发系统的软件和硬件对PLD进行设计和编程的过程。
开发系统软件是指PLD专用的编程语言和相应的汇编程序或编译程序。硬件部分包括计算机和编程器。
可编程器件的设计过程，主要包括设计准备、设计输入、设计处理和器件编程四个步骤，同时包括相应的功能仿真、时序仿真和器件测试三个设计验证过程。如图8-21所示。
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图8-21 可编程器件的设计流程图
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⑴ 设计准备
①选择系统方案，进行抽象的逻辑设计；
② 选择合适的器件，满足设计的要求。
低密度PLD（PAL、GAL等）一般可以进行书面逻辑设计，然后选择能满足设计要求的器件系列和型号。器件的选择应考虑器件的引脚数、资源\速度、功耗以及结构特点。
对于高密度PLD（CPLD、FPGA），系统方案的选择通常采用“自顶向下”的设计方法。在计算机上完成，可以采用国际标准的硬件描述语言对系统进行功能描述，并选用各种不同的芯片进行平衡、比较，选择最佳结果。
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⑵ 设计输入
设计者将所设计的系统或电路以开发软件要求的某种形式表示出来，并送入计算机的过程称为设计输入。
通常有原理图输入、硬件描述语言输入和波形输入等多种方式。
⑶ 设计处理
从设计输入完成以后到编程文件产生的整个编译、适配过程通常称为设计处理或设计实现。
由计算机自动完成，设计者只能通过设置参数来控制其处理过程。
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在编译过程中，编译软件对设计输入文件进行逻辑化简、综合和优化，并适当地选用一个或多个器件自动进行适配和布局、布线，最后产生编程用的编程文件。
在设计输入和设计处理过程中往往要进行功能仿真和时序仿真。
功能仿真是在设计输入完成以后的逻辑功能检证，又称前仿真。它没有延时信息，对于初步功能检测非常方便。
时序仿真在选择好器件并完成布局、布线之后进行，又称后仿真或定时仿真。时序仿真可以用来分析系统中各部分的时序关系以及仿真设计性能。
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⑷ 器件编程
编程是指将编程数据放到具体的PLD中去。对阵列型PLD来说，是将JED文件“下载”到PLD中去；对FPGA来说，是将位流数据文件“配置”到器件中去。
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