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

可编程逻辑器件开发应用讲授:聂章龙常州信息职业技术学院【任务一】CPLD/FPGA开发系统概述任务一CPLD/FPGA开发系统概述学习目标能掌握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）的发展现状任务一CPLD/FPGA开发系统概述学习目标设计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任务一CPLD/FPGA开发系统概述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。内容任务一CPLD/FPGA开发系统概述教学任务PLD的发展历程及发展趋势CPLD／FPGA概述CPLD/FPGA的结构与原理任务一CPLD/FPGA开发系统概述 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”达式来描述，所以，PLD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任务一CPLD/FPGA开发系统概述子任务一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(ComplexProgrammab1eLogicDvice)和与门阵列类似的FPGA(FieldProgrammableGateArray)，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(ComplexPLD)，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Xilinx的FPGA一样，所以很多人把Altera的FELX系列产品也叫做FPGA。任务一CPLD/FPGA开发系统概述子任务二CPLD／FPGA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。 表1.1.2PLD公司发展规模 排名 公司 销售额(亿美金) 市场占有率 1 Altera 5.96 30.1 2 Xilinx 5.74 29.0 3 Vantis 2.20 11.1 4 Lattice 2.18 11.0 5 Actel 1.39 7.0 6 Luccent 0.85 4.3 7 Cypress 0.44 2.2 8 Atmel 0.42 2.1 9 Philips 0.28 1.4 10 Quicklogic 0.24 1.2任务一CPLD/FPGA开发系统概述典型的PLD的框图如图1.1.2所示。子任务二CPLD／FPGA概述任务一CPLD/FPGA开发系统概述子任务三CPLD/FPGA的结构与原理 3.1基于乘积项（Product-Term)的PLD结构任务一CPLD/FPGA开发系统概述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*!DPLD将以下面图1.1.6的方式来实现组合逻辑f。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。任务一CPLD/FPGA开发系统概述 3.2查找表（Look-Up-Table)的原理与结构 表1.1.34输入与门的查找表 实际逻辑电路 LUT的实现方式 a,b,c,d输入 逻辑输出 地址 RAM中存储的内容 0000 0 0000 0 0001 0 0001 0 .... 0 ... 0 1111 1 1111 1任务一CPLD/FPGA开发系统概述(1)基于查找表(LUT)的FPGA的结构任务一CPLD/FPGA开发系统概述(2)查找表结构的FPGA逻辑实现原理 3.3其他类型的FPGA和PLD 3.4CPLD和FPGA的区别