第2章可編程邏輯器件基礎(編輯修改稿)
2025-08-16 09:18 本頁面
【文章內容簡介】 CPLD/FPGA的結構特點 ? Lattice公司的 CPLD/FPGA ?ispLSI器件的基本 結構： ispLSI器件都屬于 乘積項方式構成可編程邏 輯的陣列型 CPLD，基本結 構由四部分組成：通用邏 輯塊 GLB、集總布線區(qū) GRP 、輸入輸出單元 IOC和輸 出布線區(qū) ORP。 CPLD/FPGA的結構特點 ? Xilinx公司的 CPLD/FPGA Xilinx在 1985年首次推出了 FPGA，隨后不斷推出新的集成度更高、速度更快、價格更低、功耗更低的 FPGA器件系列。 ? Virtex4系列 FPGA ? Spartan II amp。 Spartan3 amp。 Spartan 3E器件系列 FPGA ? XC9500 amp。 XC9500XL系列 CPLD CPLD/FPGA的結構特點 ? Xilinx公司的 CPLD/FPGA ?Xilinx公司 FPGA的基本結構 :由三個部分組成：可編程邏輯塊 CLB(Configurable Logic Blocks)、可編程輸入 /輸出塊 IOB(InPut /Output Block)和可編程內部連接 PI(Programmable Interconnect)。 CPLD/FPGA的結構特點 ? Altera和 Actel公司的 CPLD/FPGA Altera是著名的 PLD生產廠商， Altera公司的可編程邏輯器件具有高性能、高集成度和高性價比的優(yōu)點，此外它還提供了功能全面的開發(fā)工具和豐富的 IP核、宏功能庫等。 Altera公司目前能夠提供以下 5類宏功能模塊： （ 1）數字信號處理類。 （ 2）圖像處理類。 （ 3）通信類。 （ 4）接口類。 （ 5）處理器及外圍功能模塊。 CPLD/FPGA的結構特點 ? CPLD和 FPGA的異同 根據結構特點和工作原理 ， 以乘積項結構方式構成邏輯行為的器件稱為 CPLD， 以查找表法結構方式構成邏輯行為器件稱為FPGA。 FPGA和 CPLD都是可編程 ASIC， 有許多共同的特點 ， 但由于CPLD和 FPGA硬件結構上的差異 ， 使得它們具有各自的特點： ? 在結構工藝方面； ? 在觸發(fā)器數量上； ? 在邏輯規(guī)模和復雜度方面； ? 在時延方面； ? … CPLD/FPGA的結構特點 ? 可編程邏輯器件可以由用戶編程實現專門要求的功能 ， 主要是由于其提供了四種可編程資源：即位于芯片內部的可編程功能單元；位于芯片四周的可編程 I/O；分布在芯片各處的可編程布線資源和片內存儲塊 RAM。 這里以 FPGA為例 ， 對這些資源作一個概括 。 可編程邏輯器件的基本資源 ? 1． RAM查找表 ? 在 SRAM查找表結構中輸入變量作為地址用來從 RAM存儲器中選擇數值， RAM存儲器中預先加載進去要實現函數的真值表數值，因此可以實現輸入變量的所有可能的邏輯函數。可以利用器件中相應結構的 RAM尋址機構或分開的譯碼器由 RAM的 Q端輸出選取它的輸入數據。這個機構提供了有效的面積和可預測的延時，隨輸入變量數目的增加按比例改變。 功能單元 ? 2．基于多路開關的功能單元 ? 采用這種形式的功能單元是基于如下的考慮，即只要在多路開關的輸入端放置輸入的變量、反變量、固定的 0和 1等相應的組合，兩輸入變量的所有函數就可以由單個 2選 1的多路開關來實現。 功能單元 ? 3．固定功能單元 ? 此類功能單元提供單個固定的功能。單個固定功能有單級簡單和嚴時短的優(yōu)點，它的主要缺點是要求大量的功能單元才能實現用戶設計的邏輯，而且相應功能單元的級聯和布線的延時會導致整個性能的降低。 功能單元 ? 可編程邏輯器件器件的功耗通常由所用的 I/O引腿決定 ， 當該芯片有較多的 I/O引腿被利用時 ， 必須考慮 I/O配置的潛在功耗及 I/O塊的有效性 。 否則 ， 因功耗問題很可能會熔化一個可編程邏輯器件芯片 ， 特別是對于這些塑料封裝的器件 。 輸入 — 輸出焊盤 工藝線寬與供電電壓的關系 布線資源是可編程邏輯器件中一種專用的內部互連結構，它主要用來提供高速可靠的內部連線，以保證信號在芯片內部的相鄰功能單元之間、功能單元與 I/O塊之間進行有效的傳輸?？删幊踢壿嬈骷话阌幸韵聨追N基本的布線資源： ? 長線直接連線 ? 通用內部連線 ? 開關矩陣 布線資源 布線資源 ? 長線直接連 布線資源 ? 通用內部連線和開關矩陣 由于半導體工藝已進入到深亞微米（ DSM）和超深亞微米（ VDSM）時代，器件的密度大大提高，所以新一代的 FPGA都提供片內 RAM。這種片內 RAM的速度是很高的，讀操作的時間和組合邏輯延時一樣，大約為 5ns，寫操作的時間大約為 8ns，比任何芯片外解決方式要快很多倍。新一代 FPGA的片內 RAM可以分為兩類： ? 1． 塊式片內 RAM ? 2．
環(huán)評公示相關推薦
鄂ICP備17016276號-1