cpldfpga开发与应用
30页1、CPLD/FPGA的开发与应用,潘松等, EDA技术与VHDL,清华大学出版社 潘松等, VHDL实用教程,电子科技大学出版社 甘历等, VHDL应用与开发实践,科学出版社 侯伯亨等,现代数字系统设计,西安电子科技大学出版社 徐志军等,CPLD/FPGA的开发与应用,电子工业出版社 郭勇等, EDA技术基础,机械工业出版社 顾斌等, 数字电路EDA设计,西安电子科技大学出版社 http:/ http:/ http:/,参考教材及资料,第1章 EDA技术概述,伴随着2l世纪信息化时代的到来,对电子产品在性能、规模、复杂度和集成度等方面的要求越来越高。与模拟系统相比数字系统具有抗干扰能力强,工作稳定可靠,便于大规模集成,易于实现小型化、模块化、低功耗等优点,因此数字化技术己渗透到科研、生产和人们日常生活的各个方面,数字化、智能化、高度集成化成为现代电子产品的重要标志,也引发了电子系统构建方式的改变。,电子系统构建方式的改变带来电子产品设计方法的变革,目前,现代电子设计技术的核心已转向基于计算机的电子设计自动化技术,即EDA(Electronic Design Automation)技术。,
2、1.1 电子设计自动化EDA技术,设计方法,硬件电路的软件设计方式,硬件设计如同修改软件程序一样快捷方便。 自动化程度更高,且直面产品设计。 集成化程度更高,可构建片上系统。 目标系统可现场编程,在线修改升级。 开发周期短设计成本低,设计灵活性高。,EDA技术基本特征,EDA是在CAD基础上发展起来的计算机辅助设计系统,是以大规模可编程逻辑器件为设计载体,以硬件语言为主要设计描述,以计算机软、硬件开发系统为设计工具,自动完成集成电子系统设计的一门新技术。,传统设计与计辅设计EDA,高效率的EDA设计依赖于其自顶向下的设计流程和功能强大的开发工具,EDA技术的发展 分为三个阶段,20世纪70年代CAD,20世纪80年代CAE,20世纪90年代EDA,EDA技术发展概况,EDA技术是一门综合性技术,它融合多学科于一体,又渗透应用于多学科之中,其发展历程与集成电路制造技术、在系统可编程技术、计算机辅助设计及应用技术的发展同步。,数字系统的实现手段与数字器件的发展过程密切相关。 数字器件从功能/规模上可分为:,实现手段,1.2 数字系统实现手段,标准逻辑器件:SSIC(如逻辑门、触发器等),M
3、SIC(如全加器、计数器等) 专用集成芯片:ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 可编程逻辑器件:半定制的PLD,可编程/结构化ASIC等。 微处理器芯片:CPU,DSP,ARM等。,因此,数字系统可以在以下几个层次上进行构建: 1) 选用通用集成电路芯片设计构建数字系统。 2) 采用专用集成电路全工艺定制设计(ASIC)。 应用可编程逻辑器件实现单片数字系统(SOC)。 选用微处理器芯片构建数字系统。 采用大规模CPLD/FPGA器件实现可编程片上系统SOPC。,通用集成电路构成数字系统即采用SSIC、MSIC等标准逻辑器件,根据系统的设计要求,构成所需数字系统。早期的数字系统的设计,都是在这个层次上进行的。这样完成的系统设计,由于芯片之间的众多连接,造成系统可靠性不高,体积较大,集成度低。当数字系统大到一定规模或系统复杂度进一步提高时,这种方式常常力不从心,搭建调试会变得非常困难甚至不可行。,专用集成电路ASIC可以弥补一些不足。ASIC是专为某一数字系统设计制作的集成电路,是面向专门用途的芯片,一个复杂的数字系统可以用一个AS
4、IC来实现,因而体小量轻,功耗小,集成度高,系统工作可靠,是数字系统设计的一个重要手段。但有两点局限了ASIC的进一步发展空间: 一是ASIC的掩膜制作工艺和全定制制作方式使得产品的设计、面市周期拉长,开发成本增加,价格昂贵。 二是ASIC功能单一,灵活性差。科学技术发展日新月异,电子系统功能千差万别,ASIC难以满足不断更新的设计需求。,众所周知,数字器件的发展标志着数字系统实现手段的变革,随着集成电路制造工艺的进步,数字系统的实现手段经历了由分立元件小规模集成芯片SSIC中规模集成芯片MSIC大规模集成芯片LSIC乃至超大规模集成芯片VLSIC的过程。,基于CPLD/FPGA的数字系统SOPC实现,高速发展的可编程逻辑器件为现代数字系统设计提供了一种新的实现手段,代表着数字系统设计领域最新潮流与发展方向。这种设计方法以EDA设计软件为工具,将传统数字系统设计中的画图、搭建与调试用设计输入、逻辑综合时序仿真取代,将整个系统下载在一个PLD芯片上,实现SPOC设计。,设计描述,1.3 数字系统设计描述,传统的数字系统设计描述方法有:文字叙述,真值表列写,逻辑方程式,状态转换图,时序波形
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