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1,VHDL数字电路设计概述,PLD是VHDL语言的硬件基础 PLD是包含有大量未连线的基本逻辑门电路的集成电路 PLD内部门电路之间的连线可以通过专用计算机软件自由设计以实现不同功能的逻辑电路2,一、 可编程逻辑器件（PLD）,3,PLD设计实景,,此接口作编程下载口,第四章 可编程逻辑器件,二、 PLD、专用计算机软件、VHDL,,电脑PC,连接线,PLD,第四章 可编程逻辑器件,三、 PLD数字电路设计流程,MAX PlusII 对VHDL程序进行转化处理,,电脑PC,连接线,PLD,设计分析,对PLD器件进行编程,编写VHDL 程序,,,,第 四 章,第四章 可编程逻辑器件,可 编 程 逻 辑 器 件,第四章 可编程逻辑器件,目前在数字系统设计中广泛使用的可编程逻辑器件(Prog-rammable Logic Device，简称PLD) 属于LSI中的半用户定制 电路由于PLD具有结构灵活、性能优越、设计简单等特点，因而在不同应用领域中受到广泛重视，是构成数字系统的理想器件数字系统中常用的大规模集成电路可分为三大类第四章 可编程逻辑器件,本章知识要点： PLD的基本概念 在系统编程技术简介,第四章 可编程逻辑器件,4 . 1 P L D 概 述,PLD是20世纪70年代开始发展起来的一种新型大规模集成电路。

一片PLD所容纳的逻辑门可达数百、数千甚至更多，其逻辑功能可由用户编程指定 PLD特别适宜于构造小批量生产的系统，或在系统开发研制过程中使用第四章 可编程逻辑器件,4.1.1 PLD的发展,20世纪70年代中期：出现了可编程逻辑器件PLD；其主要结构是可编程逻辑阵列(PLA)，PLA同样由一个“与”阵列和一个“或”阵列组成,但其“与”阵列和“或”阵列都是可编程的；,20世纪80年代中期:先后出现了复杂可编程逻辑器件（CPLD）和现场可编程门阵列(FPGA)等可编程器件，二者属于更高级的PLD第四章 可编程逻辑器件,20世纪90年代: 产生了在系统编程(ISP)技术：指用户具有在自己设计的目标系统中或线路板上为重构逻辑而对逻辑器件进行编程或反复改写的能力ISP器件为用户提供了传统的PLD技术无法达到的灵活性，使可编程逻辑技术发生了实质性飞跃,第四章 可编程逻辑器件,4.1.2 PLD的基本结构,PLD的基本组成为一个“与”阵列和一个“或”阵列阵列中输入线和输出线的交点通过逻辑元件相连接这些元件是接通还是断开，可由厂家根据器件的结构特征决定或由用户根据要求编程决定基本结构如下图所示。

在基本结构的基础上，附加一些其他逻辑元件，如输入缓冲器、输出寄存器、内部反馈、输出宏单元等，便可构成各种不同的PLD第四章 可编程逻辑器件,4.1.3 PLD的电路表示法,对于PLD器件，用逻辑电路的一般表示法很难描述其内部电路，这给PLD的生产和应用带来诸多不便为此，对描述PLD基本结构的有关逻辑符号和规则作出了某些约定一、与门和或门 下图给出了3输入与门的两种表示法传统表示法(图(a))中与门的3个输入A、B、C在PLD表示法(图(b))中称为3个输入项，而输出D称为“与”项同样，或门也采用类似方法表示第四章 可编程逻辑器件,二、输入缓冲器 典型输入缓冲器的PLD表示法如右图所示它的两个输出B、C是其输入A的原和反（见图中真值表）三、 连接方式 PLD阵列交叉点上的三种连接方式如图(a)所示实点“·”表示硬线连接,即固定连接；“×”表示可编程连接；没有“×”和“·”的表示两线不连接如图(b)中的输出F=A·C第四章 可编程逻辑器件,四、表示实例,第四章 可编程逻辑器件,4.2 在系统编程技术简介,在系统编程(In System Programmable，简称ISP)技术是 20世纪90年代发展起来的一种PLD技术。

所谓在系统编程 ，是指可以在用户自己设计的目标系 统上、为实现预定逻辑功能而对逻辑器件进行编程或改写ISP器件的出现，使数字系统设计更加灵活、方便，为用户带来了显著的经济效益和时间效益可以说,ISP技术是PLD设计技术发展中的一次重要变革第四章 可编程逻辑器件,8.5.1 ISP技术的主要特点,ISP技术的应用，对数字系统硬件设计方法、设计环境、 系统调试周期、测试与维护、系统的升级以及器件的充分利 用等均产生了重要影响主要特点如下：,一、全面实现了硬件设计与修改的软件化,二、简化了设计与调试过程,三、容易实现系统硬件的现场升级,四、可降低系统成本，提高系统可靠性,五、器件制造工艺先进，性能参数好,第四章 可编程逻辑器件,8.5.3 ISP器件的开发软件与设计流程,一、 ISP器件的开发软件,目前，常用的ISP器件开发软件有MaxPlusII软件，Quartus软件等,,,19,第四章 可编程逻辑器件,1．逻辑设计规划,目的：选择合适的ispLSI器件实现预定功能 进行设计规划时，首先定义I/O端口，以便考虑器件的I/O单元是否够用然后进行任务划分，即将要求完成的设计任务分配到各个通用逻辑块GLB中。

最后统计出所需要的GLB数目和I/O单元数目，作为器件型号选择的依据确定了I/O单元数和GLB数之后，便可选择合适的ispLSI器件第四章 可编程逻辑器件,2．设计输入,所谓设计输入就是将设计者所设计的电路,按照开发软件 要求的某种形式表达出来，并输入计算机中3．设计检验,① 语法检验 ② 设计规划检验 ③ 逻辑最小化 ④逻辑适配 ⑤全局设计规划检验,第四章 可编程逻辑器件,4．布局布线,布局布线工作是由软件自动完成的,它能以最优方式对逻辑元件布局和准确地实现元件间的互连5．逻辑模拟,逻辑模拟又称为逻辑功能仿真，它包括功能模拟和定时模拟第四章 可编程逻辑器件,6．熔丝图生成,熔丝图生成是指生成JEDEC文件(熔丝图)，它是设计过程 的重要目标7．下载编程,下载编程就是将设计生成的熔丝图文件JEDEC装入ispLSI 器件中  有关ISP器件的编程原理和开发软件的使用等请参考相关 书籍。