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可编程器件与MAX+plusII简介
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2008-12-01
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熟悉常用逻辑器件的分类；了解常用可编程逻辑器件的内部结构；熟悉可编程逻辑器件的开发流程；掌握MAX+plusII软件。
重点：基于MAX+plusII软件进行PLD设计的流程。
难点：PLD的内部结构。
一、可编程逻辑器件的基本概念
1、发展历程
当今社会是数字化的社会，是数字集成威廉希尔官方网站 广泛应用的社会。数字集成威廉希尔官方网站 本身在不断地进行更新换代。它由早期的电子管、晶体管、小中规模集成威廉希尔官方网站 、发展到超大规模集成威廉希尔官方网站 (VLSIC，几万门以上)以及许多具有特定功能的专用集成威廉希尔官方网站 。但是，随着微电子技术的发展，设计与制造集成威廉希尔官方网站 的任务已不完全由半导体厂商来独立承担。系统设计师们更愿意自己设计专用集成威廉希尔官方网站 (ASIC)芯片，而且希望ASIC的设计周期尽可能短，最好是在实验室里就能设计出合适的ASIC芯片，并且立即投入实际应用之中，因而出现了现场可编程逻辑器件(FPLD)，其中应用最广泛的当属现场可编程门阵列(FPGA)和复杂可编程逻辑器件(CPLD)。
FPGA(现场可编程门阵列)与 CPLD(复杂可编程逻辑器件)都是可编程逻辑器件，它们是在PAL，GAL等逻辑器件的基础之上发展起来的。同以往的PAL，GAL等相比较，FPGA／CPLD的规模比较大，它可以替代几十甚至几千块通用IC芯片。这样的FPGA／CPLD实际上就是一个子系统部件。这种芯片受到世界范围内电子工程设计人员的广泛关注和普遍欢迎。经过了十几年的发展，许多公司都开发出了多种可编程逻辑器件。比较典型的就是Xilinx公司的FPGA器件系列和Altera公司的CPLD器件系列，它们开发较早，占用了较大的PLD市场。
2、PLD的优点
FPGA／CPLD芯片都是特殊的ASIC芯片，它们除了具有ASIC的特点之外，还具有以下几个优点：
① 随着VlSI(Very Large Scale IC，超大规模集成威廉希尔官方网站 )工艺的不断提高单一芯片内部可以容纳上百万个晶体管， FPGA／CPLD芯片的规模也越来越大，其单片逻辑门数已达到上百万门，它所能实现的功能也越来越强，同时也可以实现系统集成。
② FPGA／CPLD芯片在出厂之前都做过百分之百的测试，不需要设计人员承担投片风险和费用，设计人员只需在自己的实验室里就可以通过相关的软硬件环境来完成芯片的最终功能设计。所以， FPGA／CPLD的资金投入小，节省了许多潜在的花费。
③ 用户可以反复地编程、擦除、使用或者在外围威廉希尔官方网站 不动的情况下用不同软件就可实现不同的功能。所以，用FPGA／PLD 试制样片，能以最快的速度占领市场。 FPGA／CPLD软件包中有各种输入工具和仿真工具，及版图设计工具和编程器等全线产品，威廉希尔官方网站 设计人员在很短的时间内就可完成威廉希尔官方网站 的输入、编译、优化、仿真，直至最后芯片的制作。 当威廉希尔官方网站 有少量改动时，更能显示出FPGA／CPLD的优势。威廉希尔官方网站 设计人员使用FPGA／CPLD进行威廉希尔官方网站 设计时，不需要具备专门的IC(集成威廉希尔官方网站 )深层次的知识， FPGA／CPLD软件易学易用，可以使设计人员更能集中精力进行威廉希尔官方网站 设计，快速将产品推向市场。
3、PLD的内部结构
尽管FPGA，CPLD和其它类型PLD的结构各有其特点和长处，但概括起来，它们是由三大部分组成的，
① 一个二维的逻辑块阵列，构成了PLD器件的逻辑组成核心。
② 输入／输出块：
③ 连接逻辑块的互连资源。连线资源：由各种长度的连线线段组成，其中也有一些可编程的连接开关，它们用于逻辑块之间、逻辑块与输入／输出块之间的连接。
重点：基于MAX+plusII软件进行PLD设计的流程。
难点：PLD的内部结构。
一、可编程逻辑器件的基本概念
1、发展历程
当今社会是数字化的社会，是数字集成威廉希尔官方网站 广泛应用的社会。数字集成威廉希尔官方网站 本身在不断地进行更新换代。它由早期的电子管、晶体管、小中规模集成威廉希尔官方网站 、发展到超大规模集成威廉希尔官方网站 (VLSIC，几万门以上)以及许多具有特定功能的专用集成威廉希尔官方网站 。但是，随着微电子技术的发展，设计与制造集成威廉希尔官方网站 的任务已不完全由半导体厂商来独立承担。系统设计师们更愿意自己设计专用集成威廉希尔官方网站 (ASIC)芯片，而且希望ASIC的设计周期尽可能短，最好是在实验室里就能设计出合适的ASIC芯片，并且立即投入实际应用之中，因而出现了现场可编程逻辑器件(FPLD)，其中应用最广泛的当属现场可编程门阵列(FPGA)和复杂可编程逻辑器件(CPLD)。
FPGA(现场可编程门阵列)与 CPLD(复杂可编程逻辑器件)都是可编程逻辑器件，它们是在PAL，GAL等逻辑器件的基础之上发展起来的。同以往的PAL，GAL等相比较，FPGA／CPLD的规模比较大，它可以替代几十甚至几千块通用IC芯片。这样的FPGA／CPLD实际上就是一个子系统部件。这种芯片受到世界范围内电子工程设计人员的广泛关注和普遍欢迎。经过了十几年的发展，许多公司都开发出了多种可编程逻辑器件。比较典型的就是Xilinx公司的FPGA器件系列和Altera公司的CPLD器件系列，它们开发较早，占用了较大的PLD市场。
2、PLD的优点
FPGA／CPLD芯片都是特殊的ASIC芯片，它们除了具有ASIC的特点之外，还具有以下几个优点：
① 随着VlSI(Very Large Scale IC，超大规模集成威廉希尔官方网站 )工艺的不断提高单一芯片内部可以容纳上百万个晶体管， FPGA／CPLD芯片的规模也越来越大，其单片逻辑门数已达到上百万门，它所能实现的功能也越来越强，同时也可以实现系统集成。
② FPGA／CPLD芯片在出厂之前都做过百分之百的测试，不需要设计人员承担投片风险和费用，设计人员只需在自己的实验室里就可以通过相关的软硬件环境来完成芯片的最终功能设计。所以， FPGA／CPLD的资金投入小，节省了许多潜在的花费。
③ 用户可以反复地编程、擦除、使用或者在外围威廉希尔官方网站 不动的情况下用不同软件就可实现不同的功能。所以，用FPGA／PLD 试制样片，能以最快的速度占领市场。 FPGA／CPLD软件包中有各种输入工具和仿真工具，及版图设计工具和编程器等全线产品，威廉希尔官方网站 设计人员在很短的时间内就可完成威廉希尔官方网站 的输入、编译、优化、仿真，直至最后芯片的制作。 当威廉希尔官方网站 有少量改动时，更能显示出FPGA／CPLD的优势。威廉希尔官方网站 设计人员使用FPGA／CPLD进行威廉希尔官方网站 设计时，不需要具备专门的IC(集成威廉希尔官方网站 )深层次的知识， FPGA／CPLD软件易学易用，可以使设计人员更能集中精力进行威廉希尔官方网站 设计，快速将产品推向市场。
3、PLD的内部结构
尽管FPGA，CPLD和其它类型PLD的结构各有其特点和长处，但概括起来，它们是由三大部分组成的，
① 一个二维的逻辑块阵列，构成了PLD器件的逻辑组成核心。
② 输入／输出块：
③ 连接逻辑块的互连资源。连线资源：由各种长度的连线线段组成，其中也有一些可编程的连接开关，它们用于逻辑块之间、逻辑块与输入／输出块之间的连接。
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