单片机、嵌入式及FPGA结构及配置课件.ppt

1、 现代电子设计技术的现代电子设计技术的核心就是电子设计自动核心就是电子设计自动化化(Electronic Design Automation，EDA)技技术。利用术。利用EDA技术，电技术，电子设计师可以方便地实子设计师可以方便地实现现IC设计、电子电路设设计、电子电路设计和计和PCB设计等工作。设计等工作。 狭义的狭义的EDA技术技术，就是以大规模可编程逻辑器件为设计载体，以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方式，以计算机、大规模可编程逻辑器件的开发软件及实验开发系统为设计开发工具，通过使用有关的开发软件，自动完成电子系统设计的逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合及优化、逻辑布局布线、逻

2、辑仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射、编程下载等工作，最终形成集成电子系统或专用集成芯片。 EDA技术概述技术概述EDA技术主要内容技术主要内容 硬件描述语硬件描述语言言 Verilog HDL VHDL 可编程逻辑可编程逻辑器件器件 CPLD FPGAEDA软件工具软件工具Arm,dsp,fpga的区别的区别v ARM具有比较强的事务管理功能，可以用来跑界面以及具有比较强的事务管理功能，可以用来跑界面以及应用程序等，其优势主要体现在控制方面；而应用程序等，其优势主要体现在控制方面；而DSP主要主要是用来计算的，比如进行加密解是用来计算的，比如进行加密解 密、调制解调等，优势密、调

3、制解调等，优势是强大的数据处理能力和较高的运行速度。是强大的数据处理能力和较高的运行速度。FPGA可以可以用用VHDL或或verilogHDL来编程，灵活性强，由于能够来编程，灵活性强，由于能够进行编程、除错、进行编程、除错、 再编程和重复操作，因此可以充分地再编程和重复操作，因此可以充分地进行设计开发和验证。当电路有少量改动时，更能显示进行设计开发和验证。当电路有少量改动时，更能显示出出FPGA的优势，其现场编程能力可以延长产品在市场的优势，其现场编程能力可以延长产品在市场上的寿命，而这种能力可以用来进行系统升级或除错。上的寿命，而这种能力可以用来进行系统升级或除错。DSP是软件实现算法。是

4、软件实现算法。FPGA是硬件实现算法，所以是硬件实现算法，所以FPGA的处理速度会更高。的处理速度会更高。可编程的可编程的“与与”阵列，固定的阵列，固定的“或或”阵列阵列用于逻辑综合及取用于逻辑综合及取“反反”的的“异或异或“门门容量受乘积项数量的限制容量受乘积项数量的限制输入引线多输入引线多10输出输出查黑查黑找盒找盒表子表子输入输入1输入输入2输入输入3输入输入12同相输同相输出出反相器反相器PROM、PLA、PAL、GALvPROM14逻辑函数表逻辑函数表PROM的逻辑阵列结构的逻辑阵列结构vPROM的的PLD阵列阵列通信与信息工程学院课件通信与信息工程学院课件 by keane15A0

5、A1F1F0A0A1A0A1A0A1F1F0A0A1A0A1半加器半加器通信与信息工程学院课件通信与信息工程学院课件 by keane16A0A1F1F0A0A1A0A1A0A1F1F0A0A1A0A通信与信息工程学院课件通信与信息工程学院课件 by keane17A0A1F1F0A0A1A0A1通信与信息工程学院课件通信与信息工程学院课件 by 通信与信息工程学院课件通信与信息工程学院课件 by vGAL通信与信息工程学院课件通信与信息工程学院课件 by keane20GAL的两种基本型号的两种基本型号GAL16V8（20引脚）引脚）GAL20V8（24引脚）引脚）可代替数十种可代替数十种P

6、AL器件，因而称为通用可器件，因而称为通用可编程电路。编程电路。“与与-或或”结构；结构；输出增加了输出逻辑宏单元（输出增加了输出逻辑宏单元（OLMC），可组态为：），可组态为：寄存器型和组合型输出寄存器型和组合型输出可编程输出极性可编程输出极性可编程三台控制可编程三台控制特点：特点：1.可重复编程；可重复编程；2.100%可测试；可测试；3.既可以实现既可以实现组合电路又可以实现时序电路。组合电路又可以实现时序电路。通信与信息工程学院课件通信与信息工程学院课件 by keane21采用采用EEPROM工艺工艺通信与信息工程学院课件通信与信息工程学院课件 by keane22S1、S0输出输出

7、00Y=D001Y=D110Y=D211Y=D3通信与信息工程学院课件通信与信息工程学院课件 by 通信与信息工程学院课件通信与信息工程学院课件 by keane24课外习题1答案回顾回顾vPLD基本原理基本原理v解释：解释：基于乘积项的可编程逻辑结构？基于乘积项的可编程逻辑结构？ 基于查找表的可编程逻辑结构？通信与信息工程学院课件通信与信息工程学院课件 by 通信与信息工程学院课件通信与信息工程学院课件 by 通信与信息工程学院课件通信与信息工程学院课件 by 0000010100000101输入输入A 输入输入B 输入输入C 输入输入D .IOCIOC.IOCIOC.IOCIOC.IOCI

8、OC.IOCIOC.IOCIOC.IOCIOC.IOCIOC.IOCIOC.IOCIOC.IOCIOC.IOCIOCEABEABv大规模可编程逻辑器件的变成工艺大规模可编程逻辑器件的变成工艺 基于电可擦除存储单元的EEPROM或Flash技术 基于SRAM查找表的编程单元 基于反熔丝编程单元（OTP）通信与信息工程学院课件通信与信息工程学院课件 by n 减少对器件的触减少对器件的触摸和损伤摸和损伤n 不计较器件的封不计较器件的封装形式装形式n 样机制造方便样机制造方便n 支持生产和测试流支持生产和测试流程中的修改程中的修改n 允许现场硬件升级允许现场硬件升级n 迅速方便地提升功迅速方便地提升

9、功能能未编程前先焊接安装未编程前先焊接安装系统内编程系统内编程-ISP在系统现场重编程修改在系统现场重编程修改DCLKnCONFIGDATA0CONF_DONEnSTAUSDCLKCONF_DONEnCONFIGnSTAUSDATA ?Look Up T 由单片机程序实由单片机程序实现现时序实现时序实现PPS模式配模式配置。置。v使用使用CPLD配置配置FPGAv使用单片机配置的缺点：使用单片机配置的缺点： 速度慢，不适用于大规模FPGA和高可靠应用； 容量小，单片机引脚少，不适合接大的ROM以存储较大的配置文件； 体积大，成本和功耗都不利于相关的设计。通信与信息工程学院课件通信与信息工程学院课件 by