1、2实验概述实验概述 实验学分为实验学分为1个学分，共安排八次左右的实验。个学分，共安排八次左右的实验。实验从第一实验从第一/二周上指导课开始，请同学们根据二周上指导课开始，请同学们根据要求看书预习、理解实验内容、形成设计思路；要求看书预习、理解实验内容、形成设计思路；从第三从第三/四周开始进实验室进行实验操作。四周开始进实验室进行实验操作。实验不单独考试，以平时实验的当场检查（实验实验不单独考试，以平时实验的当场检查（实验操作、结果及实验态度，操作、结果及实验态度，60%）、实验报告）、实验报告（30%）及签到情况（）及签到情况（10%）等决定实验成绩，）等决定实验成绩，作为整个作为整个电子系
2、统设计电子系统设计课程成绩的一部分课程成绩的一部分（30分）分）。实验教材为自编讲义实验教材为自编讲义电子系统设计及应用基础电子系统设计及应用基础实验教程实验教程，2008年年1月版月版。请同学们在第三。请同学们在第三/四四周做实验之前去教材中心购买。周做实验之前去教材中心购买。3实验概述实验概述本实验设有本实验设有FTP服务器，包含相关通知、实验题及实验服务器，包含相关通知、实验题及实验安排等实验要求、实验报告格式、实验相关软件、实验安排等实验要求、实验报告格式、实验相关软件、实验教材勘误表等：教材勘误表等：ftp:/eda:eda10.71.72.84:111实验地点：东四实验地点：东四4
3、23(讲课及讲课及CPLD下载下载)/421室室/420室室办公地点：东四办公地点：东四422室（室（88206223）4内容要求内容要求掌握两种掌握两种EDA软件（软件（NI Circuit Design Suites Multisim、Lattice ispLEVER）的使用方法和设计流）的使用方法和设计流程；并结合本课程所学理论知识，掌握利用这些程；并结合本课程所学理论知识，掌握利用这些EDA软件设计数字电子系统和模拟电子系统的方法软件设计数字电子系统和模拟电子系统的方法部分有兴趣的报名同学，初步掌握部分有兴趣的报名同学，初步掌握小小信号测控综合电路（含数模综合系统）的设计、编程及信号测
4、控综合电路（含数模综合系统）的设计、编程及调试方法，为调试方法，为建立基础建立基础理解在系统可编程逻辑器件理解在系统可编程逻辑器件ISP器件（器件（CPLD）的意义）的意义及在系统可编程（及在系统可编程（ISP）这一术语的意义）这一术语的意义ispLEVER软件即是用于软件即是用于ISP器件设计开发的专业软件器件设计开发的专业软件了解了解Lattice的的ispLSI芯片的基本结构（组成部分）芯片的基本结构（组成部分）掌握掌握ispLSI及及ispGDS器件的编程方法（结合例子）器件的编程方法（结合例子）5实验具体安排实验具体安排第一次：实验指导课第一次：实验指导课第二次：第二次：Multis
5、im实验实验1（2人人/组）组）第三次：第三次：Multisim实验实验2（2人人/组）组）6实验具体安排（续）实验具体安排（续）第四次：第四次：CPLD实验一（实验一（2人人/组）组）第五第五七次：七次：CPLD实验二、三、四（实验二、三、四（2人人/组）组）第八次：实验报告整理等机动安排第八次：实验报告整理等机动安排 第四次：第四次：CPLD实验一（实验一（2人人/组）组）第五第五六次：六次：CPLD实验五（实验五（2人人/组）组）第七第七八次：八次：CPLD实验六、七（实验六、七（2人人/组）组）有意报名参加电设竞赛提前培训及暑假末全校电设竞有意报名参加电设竞赛提前培训及暑假末全校电设竞
6、赛的赛的春学期第三周周日截止，详见春学期第三周周日截止，详见实验实验FTP上上“实验安排及实实验安排及实验题验题”文档中第三部分的说明文档中第三部分的说明 第四第四八次：单片机系统实验（八次：单片机系统实验（3人人/组）组）7（详见实验题文档）（详见实验题文档）第一种情况：第一种情况：CPLD实验一、二、三、四实验一、二、三、四第二种情况：第二种情况：CPLD实验一、五、六、七实验一、五、六、七第三种情况：无第三种情况：无l其中，第二种情况中的其中，第二种情况中的CPLD实验五、六、七实验五、六、七是提高性综合设计实验，会占用您的课外时间，是提高性综合设计实验，会占用您的课外时间，若有兴趣想做
7、的话，请在第五次实验前向实验若有兴趣想做的话，请在第五次实验前向实验指导老师报名，老师会告诉您课外需要做哪些指导老师报名，老师会告诉您课外需要做哪些预习和设计准备工作；预习和设计准备工作；由于这几个实验为较高由于这几个实验为较高要求，需花时间自学摸索，所以成功完成这几要求，需花时间自学摸索，所以成功完成这几个实验的同学将给予实验成绩的适当加分。个实验的同学将给予实验成绩的适当加分。8（详见实验题文档）（详见实验题文档）所有同学：所有同学：Multisim实验实验1、2题目包括：流水灯（题目包括：流水灯（I/O口、按键）、多功能电子钟（定口、按键）、多功能电子钟（定时器、液晶）、电压测试系统（时
8、器、液晶）、电压测试系统（A/D转换、输出控制、遥转换、输出控制、遥控器）、温度控制系统（控器）、温度控制系统（DS18B20实验、串口通信）等实验、串口通信）等由于单片机系统实验有一定的独创性，由于单片机系统实验有一定的独创性，所以参加及完成单片机系统实验的同学所以参加及完成单片机系统实验的同学将给予实验成绩的适当加分。将给予实验成绩的适当加分。9实验现场检查要求实验现场检查要求 本实验的本实验的CPLD实验部分实验部分要求要求将设计下载到实将设计下载到实验板上演示操作成功登记验板上演示操作成功登记。要求几个。要求几个CPLD实实验均下载成功（其中验均下载成功（其中CPLD实验一只要求下载实
9、验一只要求下载随机数发生器）。随机数发生器）。本实验的本实验的Multisim实验部分实验部分要求要求仿真演示成功仿真演示成功登记登记。单片机系统实验部分检查要求另行通知！单片机系统实验部分检查要求另行通知！先达到所有要求先好，即先做完的同学后面的先达到所有要求先好，即先做完的同学后面的实验时间可以不必再来（但要注意本实验实验时间可以不必再来（但要注意本实验FTP上面关于交实验报告时间的通知）！上面关于交实验报告时间的通知）！10实验报告要求实验报告要求Multisim和和CPLD两部分实验报告具体内容要求如下两部分实验报告具体内容要求如下（单片机系统实验部分的实验报告要求另行通知）（单片机系
10、统实验部分的实验报告要求另行通知）：1、Multisim的实验题目，设计电路图及方案说明，结果的实验题目，设计电路图及方案说明，结果波形图；波形图；2、CPLD的实验题目，的实验题目，CPLD器件的设计方案及其说明、器件的设计方案及其说明、仿真波形图（如系统中有仿真波形图（如系统中有GDS器件则还需包含其源文器件则还需包含其源文件及其说明），下载结果说明。件及其说明），下载结果说明。在期末考试之前，将开放在期末考试之前，将开放FTP上传权限，要求上传实验上传权限，要求上传实验报告的电子版（如实验报告采用手写方式则无需上传电报告的电子版（如实验报告采用手写方式则无需上传电子版）和实验源代码（包括
11、子版）和实验源代码（包括Multisim实验的源文件；实验的源文件；CPLD实验的所有源文件及实验的所有源文件及JED文件）文件）（请大家平时做（请大家平时做实验时注意保留备份）实验时注意保留备份），同时到东四，同时到东四-422室上交实验报室上交实验报告的纸质版。详情以后还会另行通知。告的纸质版。详情以后还会另行通知。11实验报告要求实验报告要求请按学校规定格式书写，否则退回重写，实验请按学校规定格式书写，否则退回重写，实验FTP上有电子版下载！上有电子版下载！一、实验目的和要求（必填）一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）三、
12、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤（必填）四、操作方法和实验步骤（必填）五、实验数据记录和处理五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得（必填）七、讨论、心得（必填）12实验报告及源代码上交要求实验报告及源代码上交要求l第一种情况实验报告上交要求：第一种情况实验报告上交要求：1、Multisim部分：实验部分：实验1；实验实验2中的四选二中的四选二2、CPLD部分部分(三选一三选一)：实验二：实验二 或或 三三 或或 四四l第二种情况实验报告上交要求：第二种情况实验报告上交要求：1、Multisim部分：实验部分：实验1；实验实验2中的四选
13、二中的四选二2、CPLD部分部分(三选一三选一)：实验五：实验五 或或 六六 或或 七七l第三种情况实验报告上交要求：第三种情况实验报告上交要求：1、Multisim部分：实验部分：实验1；实验实验2中的四选二中的四选二2、单片机系统实验部分、单片机系统实验部分(另行通知另行通知)注：所有实验源代码请全部上传！注：所有实验源代码请全部上传！13本实验说明本实验说明本实验要求综合应用以前学过的数电、模电、高本实验要求综合应用以前学过的数电、模电、高频等课程知识及本课程理论课所学知识，并且掌频等课程知识及本课程理论课所学知识，并且掌握常用握常用EDA软件使用方法及可编程逻辑器件和软件使用方法及可编
14、程逻辑器件和单片机等的应用设计技术。单片机等的应用设计技术。本实验的形式主要是老师布置设计题目由同学自本实验的形式主要是老师布置设计题目由同学自己去思考方案、设计实现，我们老师主要是提供己去思考方案、设计实现，我们老师主要是提供硬件实验平台和软件使用指导。硬件实验平台和软件使用指导。从第二次实验课从第二次实验课就开始自己设计了，可以在寝室里做好带过来。就开始自己设计了，可以在寝室里做好带过来。我们老师当场检查登记，在检查时我们会提一些我们老师当场检查登记，在检查时我们会提一些跟该次实验设计题目相关的问题，所以大家要独跟该次实验设计题目相关的问题，所以大家要独立思考，搞懂电路系统方案及其工作原理
15、。立思考，搞懂电路系统方案及其工作原理。14内容提要内容提要1、NI Circuit Design Suites Multisim2、应用可编程应用可编程逻辑逻辑器件的器件的电子电子系统设计系统设计3、单片机应用系统综合设计、单片机应用系统综合设计151加拿大加拿大Interactive Image Technologies公司推出的公司推出的Electronics Workbench软件（简称软件（简称EWB软件）可以将软件）可以将不同类型的电路组成混合电路进行仿真，具有界面直观、不同类型的电路组成混合电路进行仿真，具有界面直观、操作方便等特点，创建电路、选用元件和测试仪器均可操作方便等特点
16、，创建电路、选用元件和测试仪器均可以图形方式直观完成。以图形方式直观完成。该软件提供了较为详细的电路分析手段，如电路的瞬态该软件提供了较为详细的电路分析手段，如电路的瞬态分析和稳态分析、时域和频域分析、器件的线性和非线分析和稳态分析、时域和频域分析、器件的线性和非线性分析、电路的噪声分析和失真分析，以及离散傅立叶性分析、电路的噪声分析和失真分析，以及离散傅立叶分析、电路零极点分析、交直流灵敏度分析和电路容差分析、电路零极点分析、交直流灵敏度分析和电路容差分析等共计十四种电路分析方法。分析等共计十四种电路分析方法。EWB 5.05.12 Multisim 2001 Multisim 7 10 1
17、1NI Circuit Design Suites Mulitisim16 2000年底推出年底推出Multisim 2001（MultiSIM&Electronics Workbench）套件）套件，有，有Power Professional、Professional和和Personal三种版本。三种版本。具有完全的数模具有完全的数模A/D SPICE仿真能力，支仿真能力，支持持VHDL和和Verilog-HDL语言，支持语言，支持FPGA/CPLD器件的综合设器件的综合设计，支持计，支持RF射频模拟仿真，自带元件库多达射频模拟仿真，自带元件库多达16000种器件，而种器件，而且元件库可在线
18、更新或由用户自行下载新的元件库。且元件库可在线更新或由用户自行下载新的元件库。2003年推出年推出Multisim 7.0（Multisim&Electronics Workbench）版本套件）版本套件（Multisim 2001相当于相当于6.0版本），也版本），也包括包括Power Pro、Pro和和Personal三种版本。三种版本。可与可与National Instruments公司的著名虚拟仪器软件公司的著名虚拟仪器软件LabVIEW集成集成，即在，即在Multisim中除了可以利用其本身提供的示波器、万用表、函数中除了可以利用其本身提供的示波器、万用表、函数发生器等虚拟仪器之外，
19、还能利用发生器等虚拟仪器之外，还能利用，大大提高了选择电路测试方法的，大大提高了选择电路测试方法的灵活性和广泛性；其自带元件库增加到了灵活性和广泛性；其自带元件库增加到了17000多种器件。多种器件。2004年底推出年底推出Multisim 8.0版本套件版本套件。又增加了。又增加了5000多种元件多种元件和和6种虚拟仪器，在仿真速度上又比种虚拟仪器，在仿真速度上又比7.0提高了提高了2/3。2005年底又推出最新的年底又推出最新的Multisim 9.0版本套件。版本套件。可与可与LabVIEW更紧密地集成。更紧密地集成。17Multisim 8新增功能及改进 仿真速度提高2/3 新增6种虚
20、拟仪器（例如：4通道/4踪示波器等）新增7种分析功能（例如：I-V特性曲线等）新增5000种带有仿真模型的虚拟器件 NEW live Breadboarding environment NEW Ladder Diagrams,components and simulated mechanical equipment 改进的电路规则检查功能（Electrical Rules Checking），包括可视化出错点标记符以及“zoom-to-error”（以出错点为中心放大电路图）功能 NEW Text description box functionality(now synchronized w
21、ith simulation)Simulation Profiles create and reuse SPICE parameter sets Screen capture utility makes creating course materials even easier 新增（CE Amplifier Circuit Wizard）可自动产生满足指定参数的电路 Vastly improved bus support including robust placement and editing,Bus Vector Connect and bus merge functionality
22、Faster component browser with robust filters&searches NEW Model Makers for power electronics NEW”worst-case”algorithm18Multisim 9新增功能及改进 可使用表达式来定制所需的电路分析功能 与NI LabVIEW实现无缝文件交换 Multisim可读写NI LVM和TDM文件：使用LabVIEW中捕捉所得数据作为Multisim中的源 用现实世界的数据来驱动你的电路 导出Multisim中的仿真结果到LabVIEW 可以很方便地比较预测结果和实际结果 Enhanced va
23、riant support through the spreadsheet view Improved piece wise linear source supports large data files and allows you to repeat data instead of running to the end of the list and stopping 改进的电路错误检查（支持“无连接/悬空”管脚-“no-connect”pins）（以前Multisim中的虚拟集成块管脚不能悬空！）Better performance when capturing large design
24、s Improved printing of multiple-page projects19Multisim 2001之后的Multisim套件v 在在2006年初被美国年初被美国NI（National Instruments）公司收购前，）公司收购前，Multisim套件包括以下几个部分：套件包括以下几个部分：1.Multicap：专业电路图绘制、捕获软件；：专业电路图绘制、捕获软件；2.Multisim：电路仿真软件，提供完整的电子电路分析模拟功能，：电路仿真软件，提供完整的电子电路分析模拟功能，集成了集成了Multicap；3.Ultiboard：与：与Multicap、Multisi
25、m紧密结合的自动布线软件；紧密结合的自动布线软件；4.Ultiroute：高级自动布局布线引擎，需要搭配：高级自动布局布线引擎，需要搭配Ultiboard使用；使用；5.MultiMCU：MCU设计编程软件，与设计编程软件，与Multisim协同工作，为协同工作，为Multisim增加增加模拟功能，可使模拟功能，可使Multisim建立包含有内置执行代码建立包含有内置执行代码的的MCU的仿真模拟模型；的仿真模拟模型；6.Commsim：通信系统分析仿真软件；：通信系统分析仿真软件；7.MultiVHDL：VHDL语言设计编程软件，与语言设计编程软件，与Multisim协同工作，协同工作，可使可
26、使Multisim建立包含有建立包含有VHDL部件的仿真模拟模型；部件的仿真模拟模型；8.Multiverilog：与：与MultiVHDL类似，但针对类似，但针对Verilog HDL语言。语言。20NI Circuit Design Suite 10.0v2007年年1月，月，NI公司将公司将Multisim套件改名为套件改名为National Instruments Circuit Design Suite 10.0套件后推出，套件后推出，其中主要包括其中主要包括Multisim、Multisim MCU Module（即（即以前的以前的MultiMCU）和）和Ultiboard等三个部
27、分。等三个部分。u该套件是非常易用的捕捉、仿真、配置和传递的专业该套件是非常易用的捕捉、仿真、配置和传递的专业PCB设计工具套件设计工具套件u使用交互仿真和高级使用交互仿真和高级SPICE分析的电路状态增益升高分析的电路状态增益升高u对完整系统验证可使用带对完整系统验证可使用带微控制器微控制器的混合电路模式仿真的混合电路模式仿真u降低原理错误，从示意图到输入采用集成的设计流程降低原理错误，从示意图到输入采用集成的设计流程u可进行完整的设计和虚拟测试来验证带有仿真数据的原可进行完整的设计和虚拟测试来验证带有仿真数据的原型测量型测量21NI Circuit Design Suite 10.0新增功
28、能及改进新增功能及改进 对交互式元件支持鼠标点击操作和控制对交互式元件支持鼠标点击操作和控制 提高了元件库的质量和广度（增加了提高了元件库的质量和广度（增加了1000种新元件及种新元件及、新的双极性源、新的双极性源、等）等）扩展改进了其中的扩展改进了其中的SPICE建模能力建模能力 改进了仿真结果数据的可视化功能改进了仿真结果数据的可视化功能 改进了分析功能改进了分析功能 可导出可导出Multisim电路图到电路图到Mentor Graphics PADS 提高了提高了Ultiboard的速度和质量的速度和质量2223NI Circuit Design Suite 10.0.1 在在2007年
29、年6月，月，NI公司推出了公司推出了NI Circuit Design Suite 10.0.1版本，版本，主要是修改了一些主要是修改了一些Bug，并增加，并增加了本地化功能（包括英文版、德了本地化功能（包括英文版、德文版和日文版）。文版和日文版）。24NI Circuit Design Suite 10.12008年年5月，月，NI推出了推出了NI Circuit Design Suite 10.1版本。更新有：版本。更新有：The Multisim Automation APIVirtual NI ELVIS IINI ELVIS instrumentsEnhancements to NI
30、 LabVIEW instruments in MultisimAdditions to the component database.These include around 300 new components from leading manufacturers(AD,TI),more than 500 updated components,and the latest generic power simulation parts.Extended SPICE modeling capabilitiesNI Update ServiceVista complianceSupport fo
31、r TDMS data filesFile compatibility with NI Circuit Design Suite 10.0.xNew font rendering in NI Ultiboard25NI Circuit Design Suite 10.1.12009年年2月，月，NI推出推出NI Circuit Design Suite 10.1.1版本。更新有：版本。更新有：Improved parameter support for semiconductor devicesAdded support for Cadence PSpice temperature param
32、etersImprovements to SPICE DC convergence algorithms316 new components from National Semiconductor and Analog DevicesLocking toolbarsAdvanced Multisim component searchOptional metric suffix for RLC ComponentsSet default background color for instruments and analysis grapherDisable automatic rewiring
33、of large pin-count componentsAutomatic database synchronization for custom UItiboard componentsEnhanced Gerber file viewer in Ultiboard26NI Circuit Design Suite 11.02010年年1月，月，NI推出推出NI Circuit Design Suite 11.0版本。更新有：版本。更新有：Programmable logic design from schematic(电路图HDL).Better ways of working with
34、 analog simulation.Improvements to digital simulation.Additions and improvements to analysis.Improvements to data visualization and manipulation in the Grapher.Updated component database(550 new,650 updated).New schematic net system.Enhanced Projects and New Packing Function.All new Forward and Back
35、ward Annotation.Additional functionality in the LabVIEW-Multisim Instrument Interface.Integration with NI Example Finder(in Help Menu).General improvements to Multisim usability.Improved Multisim simulation description in help file.General improvements to Ultiboard.File compatibility with Circuit De
36、sign Suite 10.x.http:/ 概述概述2.2 ispLSI原理原理（了解即可！）（了解即可！）2.3 ispGDS原理与编程原理与编程2.4 ispLEVER介绍介绍2.5 基本基本ISP实验板简介实验板简介2.6 扩展实验板简介扩展实验板简介2.7 MAGIC3100开发板简介开发板简介31 可编程逻辑器件可编程逻辑器件(Programmable Logic Device)，简称简称PLD，具有具有较大的设计灵活性较大的设计灵活性和和高性能，越来高性能，越来越受到重视和广泛应用。越受到重视和广泛应用。它可以分为它可以分为SPLD(Simple PLD)、CPLD(Comple
37、x PLD)和和FPGA(Field Programmable Gate Array)等。等。2.1 概述概述32SPLD SPLD包括：包括：PLA(Programmable Logic Array)、PAL(Programmable Array Logic)、GAL(Generic Array Logic)、PROM、EPROM、E2PROM以及以及EPLD(Erasable PLD)等。等。SPLD集成度较低，功能较弱，只集成度较低，功能较弱，只能用于较简单的电路。能用于较简单的电路。33CPLD CPLD基本上是多个基本上是多个SPLD在单片在单片(Single-Chip)上的集成。上
38、的集成。CPLD的集成度高，可以实现比较复的集成度高，可以实现比较复杂的电路或系统。其优点是结构具有杂的电路或系统。其优点是结构具有规则性，可以较好地预测延迟时间等规则性，可以较好地预测延迟时间等特性参数。特性参数。其市场增长极快，已经广泛应用于各其市场增长极快，已经广泛应用于各个领域。个领域。34FPGA FPGA的特点是有较多的触发的特点是有较多的触发器、快速的局部互连、高集器、快速的局部互连、高集成度等。成度等。FPGA在许多领域，诸如：数在许多领域，诸如：数字信号处理、数字通信、复字信号处理、数字通信、复杂数字系统等方面已得到广杂数字系统等方面已得到广泛的应用。泛的应用。35FPGA和
39、和CPLD的比较的比较l 尽管尽管FPGA和和CPLD都是可编程都是可编程ASIC（Application Specific Integrated Circuits，专用集成电路）器件，专用集成电路）器件，有很多共同特点，但由于有很多共同特点，但由于CPLD和和FPGA结构上的差异，结构上的差异，二者具有各自的特点：二者具有各自的特点：CPLD更适合完成各种算法和组合逻辑，更适合完成各种算法和组合逻辑，FPGA更适合更适合于完成时序逻辑。于完成时序逻辑。换句话说，换句话说，FPGA更适合于触发器丰更适合于触发器丰富的结构，而富的结构，而CPLD更适合于触发器有限而乘积项丰富更适合于触发器有限而
40、乘积项丰富的结构。的结构。CPLD的连续式布线结构决定了它的时序延迟是均匀的的连续式布线结构决定了它的时序延迟是均匀的和可预测的，而和可预测的，而FPGA的分段式布线结构决定了其延迟的分段式布线结构决定了其延迟的不可预测性。的不可预测性。在编程上在编程上FPGA比比CPLD具有更大的灵活性。具有更大的灵活性。CPLD通通过修改具有固定内连电路的逻辑功能来编程，过修改具有固定内连电路的逻辑功能来编程，FPGA主主要通过改变内部连线的布线来编程；要通过改变内部连线的布线来编程；FPGA可在逻辑门可在逻辑门下编程，而下编程，而CPLD是在逻辑块下编程。是在逻辑块下编程。36FPGA和和CPLD的比较
41、的比较FPGA的集成度比的集成度比CPLD高，具有更复杂的布线高，具有更复杂的布线结构和逻辑实现。结构和逻辑实现。CPLD比比FPGA使用起来更方便。使用起来更方便。CPLD的编程的编程采用采用E2PROM或或FASTFLASH技术，无需外部技术，无需外部存储器芯片，使用简单。而存储器芯片，使用简单。而FPGA的编程信息需的编程信息需存放在外部存储器上，使用方法复杂。存放在外部存储器上，使用方法复杂。CPLD的速度比的速度比FPGA快，并且具有较大的时间快，并且具有较大的时间可预测性。可预测性。这是由于这是由于FPGA是门级编程，并且是门级编程，并且CLB（可配置、可编程逻辑模块，（可配置、可
42、编程逻辑模块，Configu-rable Logic Block）之间采用分布式互联，而）之间采用分布式互联，而CPLD是逻辑块级编程，并且其逻辑块之间的互是逻辑块级编程，并且其逻辑块之间的互联是集总式的。联是集总式的。37FPGA和和CPLD的比较的比较在编程方式上，在编程方式上，CPLD主要是基于主要是基于E2PROM或或FLASH存储存储器编程器编程，编程次数可达，编程次数可达1万次，优点是系统断电时编程信息万次，优点是系统断电时编程信息也不丢失；也不丢失；CPLD又可分为在编程器上编程和在系统编程两又可分为在编程器上编程和在系统编程两类。类。而而FPGA大部分是基于大部分是基于SRAM
43、编程编程，编程信息在系统断，编程信息在系统断电时丢失，每次上电时，需从器件外部的电时丢失，每次上电时，需从器件外部的EPROM等将编程等将编程数据重新写入数据重新写入SRAM中；其优点是可以编程任意次，可在中；其优点是可以编程任意次，可在工作中快速编程，从而实现板级和系统级的动态配置（现工作中快速编程，从而实现板级和系统级的动态配置（现在在FPGA也有基于也有基于FLASH结构的，断电后程序不会丢失）。结构的，断电后程序不会丢失）。CPLD保密性好，保密性好，FPGA保密性差。保密性差。一般一般CPLD的动态功耗要比的动态功耗要比FPGA大，集成度越高越明显；大，集成度越高越明显；一般一般CP
44、LD的待机（静态）功耗更低，的待机（静态）功耗更低，CPLD特别适合那些特别适合那些要求低功耗和低温度的电池供电应用，如手持设备。要求低功耗和低温度的电池供电应用，如手持设备。现在现在超低功耗的超低功耗的CPLD和和FPGA产品均有。产品均有。例如例如Altera的的MAX IIZ CPLD号称零功耗，在号称零功耗，在CPLD业界实现了最低的静态和动业界实现了最低的静态和动态功耗，非常适合于便携式媒体播放器、手机（蜂窝手机，态功耗，非常适合于便携式媒体播放器、手机（蜂窝手机，cell phone）等需延长电池使用时间的便携式应用。）等需延长电池使用时间的便携式应用。38FPGA和和CPLD的比
45、较的比较很多设计人员偏爱很多设计人员偏爱CPLD是因为它简单易用和高速是因为它简单易用和高速的优点。的优点。CPLD更适合逻辑密集型应用，如更适合逻辑密集型应用，如状态机状态机和地址解码器逻辑等和地址解码器逻辑等（既然提到（既然提到状态机状态机，就说明，就说明CPLD同样也可用于时序逻辑设计，我们实验中将同样也可用于时序逻辑设计，我们实验中将看到这一点；我们实验中将用到看到这一点；我们实验中将用到CPLD和和SPLD）。而而FPGA更适用于更适用于CPU和和DSP等寄存器密集型设计。等寄存器密集型设计。最后是一种比较有代表性和总结性的说法：最后是一种比较有代表性和总结性的说法：FPGA is
46、more suitable for more complex,need register design like counter.FPGA适合实现像适合实现像计数器那样需要寄存的复杂逻辑。计数器那样需要寄存的复杂逻辑。CPLD is more suitable for glue logic like decoder.CPLD适合实现像解码器那样的固定逻辑。适合实现像解码器那样的固定逻辑。39FPGA和和CPLD的比较（小结）的比较（小结）许多设计人员都熟悉传统的许多设计人员都熟悉传统的PLD，并喜，并喜欢这种结构所固有的灵活性和易用性。欢这种结构所固有的灵活性和易用性。CPLD为为ASIC和和
47、FPGA设计人员提供了一设计人员提供了一种很好的替代方案，可让他们以更简单、种很好的替代方案，可让他们以更简单、方便易用的结构实现其设计。方便易用的结构实现其设计。CPLD现已现已达到数十万门的密度，并可提供当今通达到数十万门的密度，并可提供当今通信设计所需的高性能。信设计所需的高性能。大于大于50万门的设计仍需万门的设计仍需ASIC和和FPGA，但对于较小型的设计，但对于较小型的设计，CPLD仍不失为一仍不失为一个高性价比的替代方案。个高性价比的替代方案。40我们我们CPLD实验的主要教学目的实验的主要教学目的 不同不同EDA厂商在推出其厂商在推出其PLD芯片产品的芯片产品的同时，也会同时推
48、出该芯片的设计开发同时，也会同时推出该芯片的设计开发平台软件。平台软件。例如要设计开发例如要设计开发Altera公司的公司的FPGA/CPLD芯片的话，就只能用芯片的话，就只能用Altera公司自公司自己的己的Quartus II软件软件(最新版本最新版本11.1 2011年年11月发布；旧的月发布；旧的Max+plus II早已停止早已停止升级且已被升级且已被Quartus II取代取代)，且该软件，且该软件不支持其它公司芯片的开发设计。不支持其它公司芯片的开发设计。41 而要设计开发而要设计开发Lattice公司的公司的CPLD/FPGA芯片芯片的话，就只能用的话，就只能用Lattice公
49、司的公司的Diamond/ispLEVER套件了套件了(不同最新版本不同最新版本2011年年12月月/10月月/9月发布月发布)，当然它也不支持其它公司芯，当然它也不支持其它公司芯片的开发设计。片的开发设计。软件的使用总是有个由陌生到熟悉的过程，而软件的使用总是有个由陌生到熟悉的过程，而关键是要掌握关键是要掌握PLD芯片开发设计的技术。通过芯片开发设计的技术。通过CPLD实验，可以学到如何利用实验，可以学到如何利用ispLEVER软软件来开发设计件来开发设计Lattice公司的公司的CPLD/FPGA芯片，芯片，同时还可以学到简单同时还可以学到简单SPLD芯片的编程设计方芯片的编程设计方法，从
50、而为今后可能遇到的类似芯片开发设计法，从而为今后可能遇到的类似芯片开发设计作好知识储备。作好知识储备。42 属于属于CPLD工艺的产品有很多类，我们主要介绍工艺的产品有很多类，我们主要介绍ISP（In-System Programmable在系统可编程在系统可编程）器件）器件。下。下面以面以Lattice公司的公司的ISP器件为例，介绍器件为例，介绍ISP的原理和应的原理和应用开发方法。用开发方法。Lattice专利所有的专利所有的E2CMOS技术由于其内在性能、可技术由于其内在性能、可再编程性及可测试性等方面的优点成为可编程逻辑器件再编程性及可测试性等方面的优点成为可编程逻辑器件产品的首选处
