EPM7128性能特点及应用

EPM7128性能特点及应用

●新特器件应用

AlteraEPLD系列器件EPM7128

性能特点及应用

西安电子科技大学

林晓春

过润秋

摘要:本文介绍了Altera公司的EPLD系列产品的特点、内部结构、性能及MAX+PlusⅡ开发工具,并结合作者近期的科研成果,给出了EPM7128SLC84的应用实例。

关键词:EPLD开发工具系统电子经纬仪

1.Altera公司PLD器件简介

PLD是用简单逻辑结构完成任何布尔表

2.MAX7000器件的特点和结构

2.1MAX7000系列器件特点

(1)以第二代多阵列矩阵为基础的高性能CMOSEPROM器件;

(2)逻辑密度为600～5000个可用门(器件

达式及存储功能的器件。由于它的灵活性,特别是目前制造工艺技术不断改进且价格降低,使它的应用越来越广泛。Altera公司自1983年以来一直从事PLD的研究与制造。从器件结构来看,PLD包括:PAL,GAL,FPGA,CPLD

(ComplexPLD)。严格地讲,Altera公司PLD

上提供1200～10000个门)的全EPLD系列;

(3)引脚到引脚的逻辑延时为5ns,计数器

只是PLD家族中的一部分,属于CPLD。从1984年Altera公司发明的世界首块EPLD—EP300问世以来,该公司已相继推出了七种系列器件:Classic,MAX5000/EPS464,

MAX6000,MAX7000,MAX9000,FLASHlog2ic,FLEX8000。这些器件从不同的结构、工艺以

工作频率为178.6MHz;

(4)可编程功率节省模式,使每个宏单元的功耗降低到50%或更低;

(5)遵守PCI(-7和-10P)规定;(6)可配置的扩展乘积项分配,允许向每个

及存储技术上来满足各种设计的要求。

Classic,MAX5000/EPS464,MAX6000,MAX7000,MAX9000,FLASHlogic系列均为EPLD,它们采用积-和(sum-of-products)

宏单元提供多达32个乘积项;

(7)44到208个引脚的各式封装;(8)3.3V或5.0V电源;

(9)可编程保密位,全面保护专利设计;(10)可编程触发器具有单独的清除、置位、

时钟使能控制;

(11)AlteraMAX+PlusⅡ开发系统提供

结构,主要用于组合逻辑设计,它的逻辑密度可

从150个使用门到12000个使用门,有20到216个引脚。MAX7000系列是Altera公司1992年来推出的高密度器件,它结合了FPGA器件高密度的优点,使用LUT(look-up-table)查寻表结构,逻辑密度量可达到600～5000个使用门,用户可使用的引脚数从36到164个,适用于有大量寄存器的高密度系统设计。

软件设计支持,该开发系统可工作在486PC机、奔腾PC机、SunSPARC工作站、HP9000系列700工作站或DECAlphaAXP工作站上;

(12)Altera主编程部件(MPU)或其它厂

家的编程硬件支持器件的编程;

(13)Cadence、Inter2DataI/O、Exemplar、

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MentorGraphics、OrCAD、Synopsys及graph、

Viewlogic公司的多种流行CAE工具,与EDIF、Verilog、VHDL等多种接口软件一起,

3.Altera的系统开发工具

Altera的MAX+PlusⅡ可编程逻辑开发

提供附加的设计输入与仿真支持;

(14)可通过串行或并行下载器Byte2Blaster下载二进制文件到EPLD,从而实现现

软件工具提供了一种与结构无关的设计环境,它使Altera的EPLD系列设计者能方便地进

行设计输入、快速处理和器件编程配置。它提供电路图、文本和波形等设计输入方式;执行编译和逻辑综合,仿真和定时分析,以及器件编程等工作。MAX+PlusⅡ具有EDIF、VHDL、

VerilogHDL,以及其它的网表接口,便于工作

场可编程。

2.2MAX7000系列器件结构

MAX7000系列器件中包括4个专用输

入,它们可用作通用输入,或作为每个宏单元和

I/O引脚的高速、全局的控制信号:时钟、清除和输出使能。图1示出了NAX7000系列(包括EPM7128E,EPM7160E,EPM7192E和EPM7256E等)器件的结构。器件代码末尾带“S”的器件结构与同名器件结构基本相同。

在工业标准PC机和工作站上的各种CAE工

具提供附加的设计输入与仿真支持。

MAX+PlusⅡ的所有平台都包含300多个74系列的宏函数和AHDL(Altera硬件描述语言),并支持状态机、布尔方程式、组合逻辑

图1MAX7000内部结构

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和真值表输入方法。MAX+PlusⅡ还提供高

度自动化的编译、自动多器件的划分、定时仿真和分析、自动错误定位、器件编程和验证以及综合的在线求助系统。用MAX+PlusⅡ进行系统设计的流程图如图2所示。

部分由LXC4、74374、74193等组成;89C51外

围电路逻辑部分、PWM形成部分、地址译码部分等由LXC2、LXC3、LXC4等SYMBOL组成。注意,在GRAPHIC编程中使用LCELL缓冲器,原因是当设计的逻辑过于复杂,当需要的逻辑或内部连线资源超过了具体的逻辑单元所提供的逻辑连线资源时,必须插入一个LCELL或SOFT缓冲器;否则MAX+PlusⅡ就可能产生错误信息。

下面介绍LXC2的TEXT程序,它主要完

4.系统设计应用实例

为了方便读者深入了解AlteraEPLD器件,下面以“电子经纬仪”的控制器设计为例,介绍Altera7000系列产品设计要点和注意事项。本系统已通过验收并已交付用户使用。图3是该系统的电路图。

由图3可见,该系统主要由一片AlteraEPM7128E84、一片89C51和一片8254构成。

EPM7128E84完成圆光栅测角、PWM调宽脉

冲形成及其它逻辑电路任务。控制器算法则由89C51完成;89C51自带2K电可擦除E2PROM,所以不用外接EPROM。

图4是EPM7128E84内部编程情况。可分为如下几个部分:圆光栅计数部分、89C51外围电路逻辑部分、PWM形成部分、地址译码部分等,分别由TEXT编程、SYMBOL编程、GRAPHIC编程等混合编程实现。圆光栅计数

图2系统设计流程图

图3

电子经维仪控制器电路

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成译码和圆光栅编码的加减脉冲形成功能。

SUBDESIGN(

aa,bb,aa1,bb1PCP,NCPa15,a14,a13,a12cs8254,oe1,oe2)BEGIN

oe1=a15#!a14#!a13#a12;oe2=a15#!a14#a13#!a12;

cs8254=!a15#a14;

pcp=!(aan&bb1#bbn&aa#aa1n&bb#bb1n&aal);

ncp=!(aan&bb#bbn&aa1#aaln&bb1#bb1n&aa);

end;

lxc2

:INPUT;:OUTPUT;:INPUT;:OUTPUT;

等驱动器来隔离负载,以限制负载电容。

(2)去掉上拉电阻或加下拉电阻。

(3)尽可能使用表贴器件并应去掉插座。(4)尽可能使用多层板,使电源VCC和GND平面分离;在双层板上应将VCC和GND

aan,bbn,aa1n,bb1n:INPUT;

加宽。

由上述可见,EPLD是一种可由用户自行设计、自行生产的大规模数字集成电路,它可利用计算机辅助设计,绘制出实现用户逻辑的原理图或编写布尔方程、文本语言等多种形式,表述用户的设计思想,然后经一系列编译程序、自动布局布线、模拟仿真等过程,最后生成二进制文件直接配置FPGA器件,或装入PROM中,在上电或命令控制下,自动配置FPGA器件,实现满足用户要求的专用数字集成电路。使用FPGA没有前期投资风险,也没有工艺实现中的损耗,FPGA速度快、功耗低、通(下转P47)

硬件设计时应注意以下事项:

(1)EPLD器件要驱动总线时,必须加74245

图4内部编程情况

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图4由特高频晶体管组成的AGC单频道放大器

●噪声系数:<5dB;

●增益自动控制:输入变化±10dB,输出

变化±1dB;

Ω;●输入/输出阻抗:75

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