在系统编程技术概述.ppt
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1、在系统编程技术概述,第一部分,可编程器件概述,常见术语,VLSI(Very Large Scale Integration)超大规模集成电路 集成电路从60年代开始,经历了小规模SSI、中规模MSI、大规模LSI到目前的超大规模集成VLSI,单个芯片上可以制作几百万个晶体管的一个完整的数字系统或数模混合的电子系统。它的迅速发展已经改变了电子技术的面貌,并且对一系列科学技术,甚至人们的日常生活斗法升了强烈的影响。,常见术语,EDA (Electronic Design Automatic ) 电子设计自动化技术是指以计算机为工作平台,融合了应用电子技术、计算机技术、智能化技术的最新成果而开发出的
2、电子CAD通用软件包,它根据硬件描述语言HDL完成的设计文件,自动完成逻辑、化简、分割、综合、优化、布局布线及仿真,直至完成对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。 EDA主要辅助进行三个方面的设计工作: IC设计 电子电路设计 PCB设计,常见术语,CAD (Computer Aided Design) 计算机辅助设计 70年代 开始利用计算机代替手工劳动,辅助进行IC版图编辑,PCB布局布线,产生了计算机辅助设计的概念 CAE (Computer Aided Engineering)计算机辅助工程 80年代 除了纯粹的图形绘制功能外,又增加了电路功能设计和结构设计,并且通过电
3、气连接网表将两者结合在一起。这就是计算机辅助工程的概念。 CAE的主要功能是:原理图输入、逻辑仿真、电路综合、电路时延后仿真、自动布局布线及PCB后分析等,常见术语,ESDA Electronic System Design Automatic 电子系统设计自动化 90年代,开始追求贯彻整个设计过程的自动化 FPGA(Field Programmable Gate Array) 现场可编程门阵列 CPLD (Complex Programmable Logic Device) 复杂可编程逻辑器件,常见术语,HDL (Hardware Description Language) 硬件描述语言 V
4、HDL 超高速集成电路硬件描述语言 VerilogHDL 两种HDL语言作为IEEE的标准都支持从算法级到门级多种抽象设计层次数字系统建模。 VerilogHDL语言最初起源于美国业界 ,从语言中继承了多种操作符和结构 ,比VHDL更简练 ,并且由于VerilogHDL支持晶体管级设计层次 ,在进行ASIC设计时更为灵活。 VHDL语言最初是美国国防部资助的VHSIC项目开发的产品 , VHDL语言更为严谨 ,更易于被其他人理解 ,在较高抽象设计层次上比VerilogHDL更能准确快速地对数字系统建模,部分FPGA厂家,Altera http:/ 九十年代以后发展很快,是最大可编程逻辑器件供应
5、商之一。主要产品有:MAX3000/7000,FELX6K/10K, APEX20K,ACEX1K。 普遍认为其开发工具MaxplusII是较成功的PLD开发平台。新近推出的新一代完全集成设计环境Quartus提供了对APEX20K系列芯片的最好支持,弥补了MaxplusII某些功能的不足。,部分FPGA厂家,Lattice http:/ Lattice是ISP技术的发明者,ISP技术极大的促进了PLD产品的发展,与ALTERA和XILINX相比,其开发工具比ALTERA和XILINX略逊一筹。中小规模PLD比较有特色,而且参考书较多,不过其大规模PLD的竞争力还不够强(Lattice没有基于
6、查找表技术的大规模FPGA) 1999年推出可编程模拟器件。99年收购Vantis(原AMD子公司),成为第三大可编程逻辑器件供应商。主要产品有ispLSI2000/5000/8000, MACH4/5,部分FPGA厂家,Xilinx http:/ ,Spartan, Vertex 。开发软件为:Foundition3.1i 。通常来说,在欧洲用Xilinx的人多,在日本和亚太地区用ALTERA的人多,在美国则是平分秋色。全球PLD/FPGA产品60%以上是由Altera和Xilinx提供的。可以讲Altera和Xilinx共同决定了PLD技术的发展方向。,部分FPGA厂家,Actel htt
7、p:/ 反熔丝(一次性烧写)PLD的领导者,由于反熔丝PLD抗辐射,耐高低温,功耗低,速度快,所以在军品和宇航级上有较大优势。ALTERA和XILINX则一般不涉足军品和宇航级市场。,SPLD的基本结构,SPLD的分类,与阵列 或阵列 输出部分 PROM PLA PAL GAL,固定 可编程 固定 可编程 可编程 固定 可编程 固定 固定 可编程 固定 可组态,PROM阵列结构 PLA阵列结构,组合型PAL逻辑图(部分),GAL的输出逻辑宏单元(OLMC),OLMC的四种组态,GAL的缺点,规模太小只能代替24片MSL 统一时钟 统一清零 单一反馈 无隐埋触发器 乘积项不能共享 加密不可靠,C
8、 P L D 结 构,F P G A 结 构,Xilinx公司FPGA3020逻辑图,FPGA vs CPLD,FPGA 是一种高密度的可编程逻辑器件,自从Xilinx公司1985年推出第一片FPGA以来,FPGA的集成密度和性能提高很快,其集成密度最高达500万门/片以上,系统性能可达200MHz。由于FPGA器件集成度高,方便易用,开发和上市周期短,在数字设计和电子生产中得到迅速普及和应用,并一度在高密度的可编程逻辑器件领域中独占鳌头。,FPGA vs CPLD,CPLD 是由 GAL发展起来的 ,其主体结构仍是与或阵列 ,自从 90年代初 Lattice公司高性能的具有在系统可编程 IS
9、P(In System Programmable)功能的 CPLD以来 ,CPLD发展迅速。具有 ISP功能的 CPLD器件由于具有同 FPGA器件相似的集成度和易用性 ,在速度上还有一定的优势 ,使其在可编程逻辑器件技术的竞争中与 FPGA并驾齐驱 ,成为两支领导可编程器件技术发展的力量之一.,FPGA、CPLD的结构,FPGA器件 在结构上 ,由逻辑功能块排列为阵列 ,并由可编程的内部连线连接这些功能块来实现一定的逻辑功能,FPGA、CPLD的结构,CPLD 是将多个可编程阵列逻辑 (PAL)器件集成到一个芯片 ,具有类似 PAL的结构。一般情况下CPLD器件中至少包含三种结构 :可编程逻
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