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什麽是FPGA技術

CPLD/FPGA技術及電子設計自動化(EDA)

電子設計自動化(EDA)的實現是與CPLD/FPGA技術的迅速發展息息相關的。CPLD/FPGA是80年代中後期出現的,其特點是具有用戶可編程的特性。利用PLD/FPGA,電子系統設計工程師可以在實驗室中設計出專用IC,實現系統的集成,從而大大縮短了產品開發、上市的時間,降低了開發成本。此外,CPLD/FPGA還具有靜態可重復編程或在線動態重構特性,使硬件的功能可象軟件壹樣通過編程來修改,不僅使設計修改和產品升級變得十分方便,而且極大地提高了電子系統的靈活性和通用能力。

電路設計工程師設計壹個電路首先要確定線路,然後進行軟件模擬及優化,以確認所設計電路的功能及性能。然而隨著電路規模的不斷增大,工作頻率的不斷提高,將會給電路引入許多分布參數的影響,而這些影響用軟件模擬的方法較難反映出來,所以有必要做硬件仿真。FPGA/CPLD就可以實現硬件仿真以做成模型機。將軟件模擬後的線路經壹定處理後下載到FPGA/CPLD,就可容易地得到壹個模型機,從該模型機,設計者就能直觀地測試其邏輯功能及性能指標。

由西安達泰公司設計的智能電子自動化實驗系統Smart EDA Lab V4.0,充分利用PLD 技術,使電子設計實現自動化,使用方便、快捷,適合於電子工程師開發設計新產品,大、中、專院校師生進行電子電路實驗,ASIC設計驗證,FPGA/CPLD教學等。

Smart EDA Lab V4.0 的硬件資源:8個邏輯指示發光條,4個按鍵開關,6個七段數碼管,555電路產生約1KHz的方波信號可作為時鐘輸入,晶振電路產生8MHz方波信號可作為高頻時鐘,PLCC84 PLCC68 PLCC44 CPLD/FPGA仿真PGA插座,DIP40單片機實驗插座,各種規格的模擬集成電路插座,PC機並口(LPT1)、串口(COM1)、ESIA總線插座接口,CPLD/FPGA編程插座,300平方毫米模擬電路及自由實驗區。

Smart EDA Lab V4.0 的主要特點:①繼承了V3.0的所有特點;②可以進行所有數字電路實驗、數模混和仿真、單片機實驗、計算機接口實驗、ESIA總線板卡實驗;③系統板上提供高、低頻的信號源和按鍵開關;④利用配套並口邏輯分析儀軟件可以同時觀察5路邏輯信號;⑤可以完成ALTERA、XINLINX、LATTICE等各家公司CPLD/FPGA芯片的在線編程。

美國Altera公司生產的CPLD(復雜可編程邏輯器件)以其操作靈活、使用方便、開發迅速、投資風險低等特點,成為硬件電路優化設計的首選產品。Altera 的 MAX+PLUSII可編程邏輯開發軟件,提供了壹種與工作平臺、器件結構無關的設計環境,用戶無需十分精通CPLD內部的復雜結構(視為黑匣子),只要從集成軟件包的元件庫中調入原理圖(元件庫包含幾乎所有74系列的集成電路,近300個預制宏邏輯元件),它使Altera通用PLD系列設計者能方便地進行設計輸入-文本、圖形和波形等設計輸入方法任意組合,建立起有層次的單器件或多器件設計,並支持多種標準 CAD 設計輸入,也可用硬件語言AHDL/VHDL來描述復雜的設計;快速設計處理--MAX+PLUSII編譯、設計規則檢查、邏輯綜合與試配多器件劃分,自動錯誤定位;校驗與編程--有定時仿真、功能仿真、多器件仿真、定時分析和器件編程(有萬用編程器或在線編程二種方式),還支持標準CAE設計校驗;從以上 Altera 集成軟件包(含有300多個74LS集成電路供調用)對芯片的編程、編譯、仿真操作的強大功能看,相信您壹定會采用Altera公司的 CPLD 可編程邏輯器件應用到妳的設計中去,使自己盡快成為壹名數字集成電路設計專家。

Altera第二代產品以多陣列矩陣(MAX)結構為基礎,高性能CMOS EEPROM 可電擦除 。 MAX 7000系列器件,邏輯密度600-5000個可用門 ,36-164個用戶I/O引腳,組合傳播延時快至7.5ns,16位計數器的頻率為125MHz,可編程節能方式,每個宏單元的功率減少可達50%,有44到208個引腳;高集成度具有豐富寄存器的現場在線可編程的邏輯器件系列FLEX 8000(靈活邏輯單元矩陣),第三代更先進的EPLD MAX 9000(可擦除可編程邏輯器件)系列器件,更高密度達13萬門的 EPF10K130V PLD。

以EPM7128芯片(84 Pin)為例:其內部有2500個門可用,128個宏單元,允許對外有68個輸入、輸出引腳。凡Altera公司生產的CPLD可編程邏輯器件名稱後帶 S 的芯片,均支持在線現場可編程操作,只要用壹根專用電纜接到芯片的特定引腳上,無需拆下芯片,不需要編程器及芯片適配器,通過上位機打印口就可對芯片編程。這對教學、科研樣機研制、產品維修、產品升級帶來極大的方便。美國Altera公司的MAX 7000系列器件性能穩定可靠、價格較低,對初次接觸可編程邏輯器件的用戶來說,只要您會畫電路圖就可以,這比學GAL芯片還簡單易學,壹學就會,馬上就可產生經濟效益(節省器件、減小產品印制板面積、產品開發周期短、便於產品保密),目前應用最多的是與通訊有關的領域、其余有大型顯示屏、遊戲機大板改成小板、激光打印機、程控交換機替代門電路及原有邏輯器件較多的電子設備濃縮,工業控制板卡開發,ASIC前期仿真等。

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