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Verilog HDL与CPLD FPGA项目开发教程教学课件 ppt 作者聂章龙 01 开发入门课件任务一

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1、2019/5/20,1,【任务一】 CPLD/FPGA开发系统概述,2,学习目标设计,能掌握FPGA、CPLD与其他类型PLD相比的优越性,能掌握CPLD/FPGA结构与特点,会利用数字资源、纸质资源查找、使用需要的资料,能力目标,能了解可编程逻辑器件（PLD）的发展现状,3,学习目标设计,FPGA/CPLD的发展概况,FPGA/CPLD的结构与原理,PLD的发展历程,较强的组织纪律,良好的行为习惯,积极主动的学习状态,互帮互助的同学关系,4,教学情境设计,本节主要围绕CPLD/FPGA开发系统的发展概况、基本结构与特点、应用领域等方面来介绍一些PLD系统的基本概念和基本原理。,内容,5,教学任务,PLD的发展历程及发展趋势,CPLDFPGA概述,CPLD/FPGA的结构与原理,6,早期:可编程只读存贮器(PROM)、紫外线可擦除只读存贮器(EPROM)和电可擦除只读存贮器(EEPROM)。只能完成简单的数字逻辑功能。可编程逻辑器件(PLD)，它能够完成各种数字逻辑功能。典型的PLD由一个“与”门和一个“或”门阵列组成，而任意一个组合逻辑都可以用“与一或”表达式来描述，所以，PLD

2、能以乘积和的形式完成大量的组合逻辑功能。PLD的部分内部结构如图1.1.1所示。,子任务一 PLD的发展历程及发展趋势,7,子任务一 PLD的发展历程及发展趋势,PAL(可编程阵列逻辑)和GAL(通用阵列逻辑):可以实现速度特性较好的逻辑功能，但其过于简单的结构也使它们只能实现规模较小的电路。扩展型 CPLD(Complex Programmab1e Logic Dvice)和与标准门阵列类似的FPGA(Field Programmable Gate Array)，它们都具有体系结构和逻辑单元灵活、集成度高以及适用范围宽等特点。,注：不同厂家对器件的叫法不尽相同，Xilinx公司把基于查找表技术的SRAM工艺，要外挂配置用的EEPROM的PLD叫FPGA；把基于乘积项技术的Flash（类似EEPROM工艺）工艺的PLD叫CPLD；Altera 把自己的PLD产品：MAX系列（乘积项技术，EEPROM工艺），FLEX系列（查找表技术，SRAM工艺）都叫作CPLD，即复杂PLD(Complex PLD)，由于FLEX系列也是SRAM工艺，基于查找表技术，要外挂配置用的EPROM，其用法和

3、Xilinx的FPGA一样，所以很多人把Altera的FELX系列产品也叫做FPGA。,8,子任务二 CPLDFPGA概述,1998年世界十大PLD公司的发展规模和市场占有份额如表1.1.2所示。,9,典型的PLD的框图如图1.1.2所示。,子任务二 CPLDFPGA概述,10,3.1 基于乘积项（Product-Term)的PLD结构,子任务三 CPLD/FPGA的结构与原理,图1.1.3 基于乘积项的PLD内部结构,图1.1.4 宏单元结构,11,图1.1.5 组合逻辑,假设组合逻辑的输出(AND3的输出)为f，则f=(A+B)*C*(!D)=A*C*!D + B*C*!D PLD将以下面图1.1.6的方式来实现组合逻辑f。,图1.1.6 组合逻辑f的内部实现,例:以一个简单的电路为例,具体说明PLD是如何利用以上结构实现逻辑的，电路如图1.1.5所示。,12,3.2 查找表（Look-Up-Table)的原理与结构,13,(1) 基于查找表(LUT)的FPGA的结构,图1.1.8 FLEX/ACEX等芯片的结构,图1.1.9 FLEX/ACEX 芯片的内部结构,14,(2) 查找表结构的FPGA逻辑实现原理,3.3 其他类型的FPGA和PLD,3.4 CPLD和FPGA的区别,

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