pld器件基础及开发系统介绍

集成电子技术基础教程BTRPLD器件基础及开发系统介绍1可编程逻辑器件基础2ABEL语言介绍3ispEXPERT System介绍集成电子技术基础教程BTR1可编程逻辑器件基础v 集成逻辑器件的分类数字器件各种含CPU的微处理器单片机系列（例，MCS51/96系列）高级微处理器（例，INTEL80286，TI8000等） 数字信号处理器（例，TMS320系列） 标准逻辑器件各种门电路（例，与非门、或非门等）常用中规模集成电路（例，计数器）存储器（例，RAM、ROM、EPROM等专用数字集成电路ASIC全定制产品 半定制产品 可编程逻辑器件（PLD） 集成电子技术基础教程BTRv 集成逻辑器件的特点Ø 含CPU的微处理器在时钟脉冲作用下不断执行用户的软件程序，用户编程并不对 其硬件结构产生影响，它的工作速度一般较低；Ø 标准逻辑器件使用方便、价格便宜，但其规模一般较小，一个数字系统往往 要用几十片甚至上百片标准逻辑器件来完成；Ø 半定制、全定制ASIC产品开发需要半导体厂家参与，周期长、费用高，其开发不可 能普及；Ø PLD器件（1）逻辑功能可编程。（2）器件规模很大。（3）工作速度很高 。（4）使用相对复杂。集成电子技术基础教程BTRvPLD的基本结构Ø 输入电路产生输入变量的原变量和反变量 Ø 与阵列产生输入变量的与项（乘积项）Ø 或阵列对乘积项有选择地进行或运算Ø 输出电路产生输出信号，提供反馈信号集成电子技术基础教程BTRvPLD的工作原理Ø 在数字电路的设计中，输出总可以用“与或”形式的逻辑函数来表示，从而用若干与门和或门就可以实现这个逻辑函数。而PLD器件内部电路的核心就是与阵列和或阵列，因此可以用来实现任意函数。 例如，对逻辑函数 ，用PLD表示法连接后的完整逻辑图如图所示。1AZ :“ , . ?共计个 ASCII码字符集成电子技术基础教程BTRØ 标识符l标识符必须以字母或下划线开始；l标识符最长不能超过31个字符；l l除第一个字符外，标识符可以包含大写字母，小写除第一个字符外，标识符可以包含大写字母，小写字母，数字及下划线，但字母，数字及下划线，但不允许出现空格不允许出现空格；l l标识符与标识符与大小写字母有关；大小写字母有关；l l关键字不能用作标识符。关键字不能用作标识符。标识符是由标识器件、器件引脚、节点、集合、输入输出信号等的合法字符串组成。集成电子技术基础教程BTRØ 关键字注意与标识别符不同，关键字不区分大小写！关键字又称保留标识符，它代表某种处理功能。CASEDEVICEELSEENABLEENDENDCASEENDWITHEQUATIONSFLAGFUSESGOTOIFINISTYPELIBRARYMACROMODULENODEPINSTATESTATE_DIAGRAM TEST_VECTORSTHENTITLETRUTH_TABLEWITH集成电子技术基础教程BTRØ 字符串例TITLE 1 bit full adder；字符串是包含在单引号内的合法字符序列，通常用于标题语句、标记语句以及管脚和节点说明语句。Ø 注释段注释是对源文件的进一步解释，注释段以双引号开始，以另一个双引号或换行符结束。MODULE Basic_logic “gives the module a name”例集成电子技术基础教程BTRØ 数的表示可用二进制、八进制、十进制和十六进制来表示。进制数基数表记符例如十进制数二进制2BB101010八进制8OO1210十进制10D(缺省)D1515十六进制16HHF15集成电子技术基础教程BTRØ 常量常量用来表示值不变的量。常量可以分为：一般常量和特殊常量。注意u特殊常量值用大小写均可，但前后两个“.”不能省略！特殊常量说明.C.上升沿时钟输 入.F.浮点输入或输出.K.下降沿时钟输 入.P.寄存器预加载.X.任意态（无关项）.Z.高阻输入或输出集成电子技术基础教程BTRØ 运算及运算符集成电子技术基础教程BTR集成电子技术基础教程BTRØ 表达式及等式表达式是标识符和运算符的组合，表达式中各种运算具有不同的优先级Ø 集合集合用来表示成组或成批处理的信号或常量，集合中的每一个独立分量称为该集合的元素。引入集合的目的是为了简化书写，并使可读性更好。集合有两种定义方法：l枚举法： Din = D7,D6,D5,D4,D3,D2,D1,D0 ;l界限符法： Din = D7D0 ；注意u枚举法与界限符法可以联合使用。u只有类型相同、长度相同的集合才可一起参与运算。集成电子技术基础教程BTRvABEL源文件的基本结构ABEL源文件是由一个或多个相互独立的模块组成，每个模块包括一个或多个完整的逻辑描述。简单的源文件可以只包含一个模块，而复杂的源文件可能包括多个模块。MODULE模块名 接口说明语句 标题语句 说明语句 布尔方程段、真值表段、状态图段、熔丝状态段、异或因子段 测试矢量段 END 模块名Ø 模块基本结构如下：集成电子技术基础教程BTRØ 模块说明语句格式：MODULE 模块名END 模块名u行末没有分号。u若将该模块作为一个自定义元件（宏块），则模块名应与自定义元件名相同。注意例：MODULE 1_bit_adderEND集成电子技术基础教程BTRØ 标题语句 u字符串通常为该模块的内容提示。u标题语句不影响任何逻辑描述及运算结果，可以省略。格式：TITLE 字符串;例：TITLE 4 bit binary counter;注意Ø 器件说明语句格式：器件标识符 DEVICE 字符串;例：U1 DEVICE P16V8C;u器件说明语句用来把模块中所用器件的标识符与实际PLD器件相联系。u在ispEXPERT软件中，该语句可忽略。注意集成电子技术基础教程BTRØ 管脚及节点说明语句u管脚标识符要与管脚号一一对应，但在ispEXPERT中管脚号可以省略。u缺省情况下，管脚属性为组合型COM。u一个信号可以包含多个属性。格式：标识符 PIN(或NODE) ISTYPE 属性;例：A pin; B,C pin istype REG;Z1,Z2 node istype COM;注意集成电子技术基础教程BTRØ 常量说明语句例：C,X=.C.,.X.; ON,OFF=0,1;格式：标识符常量表达式;Ø 逻辑方程描述格式：EQUATIONS逻辑方程式;例：equationsS=!A C1=AQ.clk=CP; Q:=Q+1;u组合型输出赋值为“=”，寄存器型输出赋值为“：=”。u在逻辑方程描述中可以使用WHEN-THEN-ELSE语句。注意集成电子技术基础教程BTRØ WHEN-THEN-ELSE语句例：when (A=B) then Z=0; else Z=1;u若有多个逻辑方程，可以放在大括号中。uWHEN-THEN-ELSE语句可以嵌套使用。注意格式：WHEN 条件 THEN 逻辑方程1; ELSE 逻辑方程2;集成电子技术基础教程BTRØ 真值表描述格式：TRUTH_TABLE(输入标识符集->输出标识符集)输入值->输出值; TRUTH_TABLE(输入标识符集:>输出标识符集)输入值:>输出值;例：truth_table(A,B->S)0,0->0; 0,1->1;1,0->1; 1,1->0;集成电子技术基础教程BTRØ 状态图描述格式：STATE_DIAGRAM 状态寄存器标识符状态表达式：方程式；状态图是一种直观描述时序逻辑的方法，状态图描述方式是由状态图标题语句，状态描述语句和状态转移语句三部分组成。u具体见时序电路集成电子技术基础教程BTRØ 测试矢量u测试矢量与真值表描述在形式上相似。格式：TEST_VECTORS(输入标识符集->输出标识符集)输入值->输出值;例：TEST_VECTORS(A,B->S)0,0->0; 0,1->1;1,0->1; 1,1->0;注意集成电子技术基础教程BTRØ 指示字格式： directive options；指示字的作用就是指导编译软件对源文件作相应的处理。灵 活地应用指示字可以简化源文件的编写和调试。引导指示字的关 键词为“” 。ABEL语言中的指示字为： ALTERNATE CARRY CONST DCSET DCSTATE EXPR EXIT IF IFB IFDEF IFIDEN IFNB IFNDEF IFNIDEN INCLUDE IRP IRPC MESSAGE ONSET PAGE RADIX REPEAT SETSIZE STANDARD 集成电子技术基础教程BTRl常用指示 字： 例： STATE_DIAGRAM “状态图描述 CONST n=0； REPEAT 10 STATE n：IF (nS)“四位全加器测试矢量 const m=0;“定义常数变量m repeat 16 const n=0; “定义常数变量n repeat 16 m,n,0->(m+n); m,n,1->(m+n+1); const n=n+1; const m=m+1;格式：CONST id=expr ； 用于对新的常量进行定 义；格式：REPEAT number_expr block； 将某些语句重复执行若干次。集成电子技术基础教程BTR3ispEXPERT System介绍v概 述ispEXPERT System集成开发软件是由Data I/O公司开发的一 个通用的可编程逻辑器件开发软件。能够支持Lattice公司的 ispLSI、pLSI、ispGAL、ispGDS器件及全新系列GAL器件的设计、 编译和逻辑模拟。ispEXPERT System支持原理图输入和ABEL硬件描述语言（HDL ）输入，还包括编译、模拟和仿真的功能。I Lattice的pDS+ Synario适配软件与ispEXPERT紧密结合，形 成多层次逻辑综合、自动逻辑分割与自动器件映射功能。 集成电子技术基础教程BTRvSynario使用步骤选择PLD器件顶层原理图设计*编写ABEL源文件*编写顶层测试矢量*各种资源的编译、优化、 仿真器件编程和功能测试资源链接、器件映射 JEDEC文件的形成结束开始集成电子技术基础教程BTRv具体操作l初始工作：启动、创建项目、选择器件等 l输入原理图 u自定义元件（宏块，Block Symbol) u选择逻辑门和I/O PAD元件 u连线：小方框消失则说明已连好 u命名节点（Net） u添加I/O标注 u定义管脚属性 l输入ABEL源文件 l建立测试向量 l资源编译（自下而上）、优化 l查看仿真结果 l器件适配并产生JEDEC文件、查看报告 l下载JEDEC文件到器件、进行功能测试集成电子技术基础教程BTRv实例1四位奇偶校验器MOUDLE XOR4 TITLE 4 BITS ODD AND EVEN VERIFY A,B,C,D,Z PIN ISTYPE COM; Z1,Z2 NODE; EQUATIONS Z1=A$B; Z2=C$D; Z=Z1$Z2; TEST_VECTORS(A,B,C,D->Z) 0,0,0,0->0; 0,0,1,0->1; 1,1,0,0->0; 1,0,1,1->1; 1,1,1,1->0; END集成电子技术基础教程BTRv实例2八位奇偶校验器MODULE XOR8 A,B,C,D,E,F,G,H,Z PIN ISTYPE COM