[EDA] 2.2 简单PLD结构原理-潘松版
2.2 簡單PLD結構原理
知識點:
2.1 PLD概述
名稱概念:
PLD:Programmable Logic Device,可編程器件
PLD的分類:1、按集成度分,可分為簡單PLD和復雜PLD;2、按器件結構分類,可分為 “乘積項結構器件”和“基于查找表結構的器件”;3、按編程工藝分,可分為熔絲(Fuse)型、反熔絲(Antifuse)型、EPROM型、EEPROM型、SRAM型、Flash型。(P28 圖2-2)
2.2 簡單PLD結構原理
名稱概念:
邏輯元件符號、與或陣列的表示方法:P30。
PROM、PLA、PAL、GAL器件在結構上的區別:1、PROM與陣列固定,或陣列可編程,采用全譯碼的方式產生所有最小乘積項;2、PLA與陣列、或陣列都可編程,未采取全譯碼的方式,只產生需要的最小乘積項;3、PAL與陣列可編程,或陣列固定,采取反饋和互連的方式獲得更多的乘積項;4、GAL結構與PAL相似,但I/O口方面比PAL有所改進,采用了輸出邏輯宏單元(OLMC)。
OLMC的作用:可以通過編程對其進行配置,以實現引腳不同的功能。
操作技術:
用4*2PROM實現兩個一位二進制數的加法邏輯:P31。
2.3 CPLD的結構原理
名稱概念:
CPLD(以MAX3000A為例)主要由3個部分組成,分別是:1、LAB(Logic Array Block,邏輯陣列塊);2、PIA(Programmable Interconnect Array,可編程連線陣列);3、I/O控制模塊(I/O Control & Pins或I/O Control Block)。(P37 圖2-27)
CPLD(以MAX3000A為例)的邏輯資源來源于LAB,LAB由LMC(Logic Macro Cell,邏輯宏單元)組成。
2.4 FPGA的結構原理
名稱概念:
FPGA是基于查找表(LUT,Look Up Table)的原理。
FPGA(以Cyclone III為例)的組成部分主要有:1、LAB(Logic Array Block,邏輯陣列塊);2、嵌入式存儲器塊;3、嵌入式硬件乘法器;4、I/O單元;5、嵌入式PLL模塊;6、豐富的互連線和時鐘網絡。
FPGA(以Cyclone III為例)的邏輯資源來源于LAB,LAB由LE(Logic Element,邏輯單元)組成。
FPGA(以Cyclone III為例)中LE的組成部分主要有:1、查找表(LUT);2、進位鏈邏輯;3、寄存器鏈邏輯;4、可編程寄存器。(P40 圖2-32)
寄存器打包的概念:在一個LE中,可以實現LUT和寄存器的輸出的單獨控制,也就是說, LUT驅動一個輸出,寄存器驅動另一個輸出。
寄存器打包的作用:在一個LE中的寄存器和LUT能夠完成不相關的功能,提高LE的資源利用率。
FPGA(以Cyclone III為例)中LAB的互連線包括:行互連、列互連、直接通路互連、局部互連。(P42 圖2-35)
2.5 硬件測試
名稱概念:
JTAG邊界掃描測試技術是一種硬件測試技術。
2.6 PLD產品概述
名稱概念:各廠家推出的產品類型,了解即可。
2.7 CPLD/FPGA的編程與配置
名稱概念:
把程序下載到CPLD、FPGA的這一過程,對于CPLD被稱為:編程,對于FPGA被稱為:配置。
ISP(In-System Programmability,在系統編程)是CPLD的一項技術與特性。
ICR(In-Circuit Reconfigurability,在線可重配置)是FPGA的一項技術與特性。
FPGA器件的配置:1、使用SRAM編程工藝的FPGA在掉電后,配置信息丟失,功能就失去了。因此,FPGA在上電時,要對其進行配置。2、主要有兩類配置方式:主動配置方式和被動配置方式。3、主動配置由FPGA器件自己引導配置過程完成配置;被動方式由計算機或外部控制器控制配置過程。
FPGA(以Cyclone III為例)的配置模式主要有:AS(主動串行)、AP(主動并行)、PS(被動串行)、PP(被動并行)。
FPGA的配置方式主要有:專用配置器件配置、單片機配置、CPLD配置。
總結
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