FPGA考前复习资料 - 图文

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EDA技术与FPGA设计 EDA技术范畴

PCB设计(Protel99) ASIC设计(Candance) PLD设计（FPGA/CPLD）

FPGA：Field Programable Gate Array

现场可编程门阵列

CPLD：Complex Programable Logic Device

复杂可编程逻辑器件

两种数字系统设计方法

基于电路板的设计方法——采用固定功能的器件（通用型器件），通过设计电路板来实现系统功能基于芯片的设计方法——采用PLD（可编程逻辑器件），利用EDA开发工具，通过FPGA芯片设计来实现系统功能。

实现载体的变迁

集成于片上而不是集成于板;

借助于EDA工具而不是手工设计；

基于FPGA设计的EDA技术

EDA技术是以计算机为工作平台、以EDA软件工具为开发环境、以硬件描述语言(HDL)为设计语言、以可编程逻辑器件(PLD)或ASIC为实现载体，以帮助电子设计工程师进行电子产品自动化设计的综合技术。

在EDA软件平台上，根据硬件描述语言完成的设计文件，自动地进行逻辑编译、化简、分割、综合及优化、布局布线、仿真、目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载，直至实现既定的电子系统。

FPGA设计三要素 硬件描述语言(HDL):

VHDL Verilog HDL

EDA软件工具:

MAXPLUS QuartusII ISE

可编程逻辑器件(PLD):

Altera公司芯片 Xilinx公司芯片

VHDL是什么?

HDL Hardware Description Language； VHSIC Very High Speed Integrated Circuit；

VHDL VHSIC Hardware Description Language； VHDL是一种硬件描述语言

80年代初期美国政府超高速集成电路（ VHSIC ）发展计划的衍生物； VHDL的IEEE国际标准：IEEE Std 1076

IEEE std 1076-1987,-1993,-2000,-2002 四个版本

VHDL源程序基本结构 库、程序包调用

库：存放已有设计、程序包

程序包：存放共享数据类型、函数、过程等

与C对比：全局数据结构、库函数

实体说明(Entity)

描述外部接口 对外可见

结构体(Architecture)

描述系统内部结构 对外不可见

Altera公司EDA工具---Quartus II

Quartus II是Altera公司为其FPGA/CPLD芯片设计的集成化专用开发软件 Quartus II前身是Max Plus II，QuartusII每半年出一个新版本

2006年12月推出Quartus II 6.1 2009年春季推出Quartus II 9.0

Quartus II支持所有新老器件，包括SOPC Builder，支持系统级开发

可编程逻辑器件（PLD）

可编程逻辑器件PLD（ProgrammableLogic Device）是一种半定制集成电路，在其内部集成了大量的门和触发器等基本逻辑电路，用户通过编程来改变PLD内部的逻辑关系或连线，就可以得到需要的设计电路。

可编程编程逻辑器件的出现，改变了传统的数字系统设计方法，为采用EDA技术开创了广阔的发展空间，并极大地提高了电路设计效率。

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可编程器件？

PLD（ The Programmable Logic Device ）如同一张白纸或是一堆积木，工程师可以通过传统的原理图输入法，或是硬件描述语言自由的设计一个数字系统。 ?通过软件仿真，我们可以事先验证设计的正确性。 ?在PCB完成以后，还可以利用PLD的在线修改能力。 ?随时升级、修改设计而不必改动硬件电路。

?使用PLD来开发数字电路，可以大大缩短设计时间，减少PCB面积，提高系统的可靠性。

PLD厂商:(ALTERA，XILINX，Lattice )

PLD厂商:( Actel/Cypress/Quicklogic/Atmel )

可编程逻辑器件的发展历程 1.电子管1946----1958(分立元件) 2.晶体管1958----1964(分立元件)

3.小中规模集成电路LSI(74&54) 1964-----1971(逻辑门、计数器) 4.超大规模集成电路VLSI(几万门以上—MCU,DSP….)

5.专用集成电路ASIC（设计周期长，改版投资大，灵活性差） 要求：在实验室就能设计、更改自己的专用ASIC; 并可马上投入使用;

电子系统设计技术的发展； 1. PROM（可编程只读存贮器）

2.EPROM& EEPROM（紫外线可擦除&电可擦除) 3. PAL&GAL(可编程阵列逻辑&通用阵列逻辑)

4. CPLD&FPGA(复杂可编程逻辑器件&现场可编程门阵列)

5. SOPC(System On Programmable Chip,集成CPU&DSP的FPGA)

常用可编程逻辑器件的分类： PROM EPROM EEPROM

简单的存储及数字逻辑功能。

PAL&GAL

与、或阵列；低功耗、低成本、高可靠、灵活和可重复编程。广泛使用

CPLD

体系结构和逻辑单元灵活，集成度高(密度在数千门之间)，适用范围宽

FPGA

高集成度（数万---数千万系统门），高速，复杂的时序和组合逻辑电路。

CPLD与FPGA的比较：

CPLD与FPGA的设计流程