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第二章FPGACPLD基本概念本章介绍可编程逻辑器件、FPGA的基本概念。节21简单介绍可编程逻辑器件的基本概念,对CPLD和FPGA两类不同结构的可编程逻辑器件的工作原理和结构进行比较。节22以EP2C35F672C6为代表,较为详细地介绍了Cyclo
eII系列FPGA的原理、结构及器件的资源。
21可编程逻辑器件1、可编程逻辑器件概述
数字电子领域中三种基本的器件类型为存储器、微处理器和逻辑器件。存储器用来存储程序代码等随机信息;微处理器通过执行软件指令来完成各种任务。逻辑器件提供器件间的接口、数据通信、信号处理、数据显示、时序和控制操作以及系统运行等各种特定功能。逻辑器件可分为两大类,即固定逻辑器件和可编程逻辑器件(PLD)。固定逻辑器件中的电路是永久性的,用于完成一种或一组功能。固定逻辑器件一旦制造完成,就无法改变,专用集成电路(ASIC)就是其中的一种。可编程逻辑器件作为一类标准成品部件,能够为用户提供各种逻辑能力、速度和电压特性,而且可以在任何时候对此类器件进行修改,以完成多种不同的功能。对于可编程逻辑器件,设计人员可利用价格低廉的软件工具快速开发、仿真和测试其设计,然后将设计快速编程到器件中,并立即在实际运行的电路中对设计进行测试。原型中使用的PLD器件与正式生产最终设备时所使用的PLD器件完全相同,最终的设计也比采用定制固定逻辑器件完成得更快。采用PLD的另一个关键优点是在设计阶段客户可根据需要不断地修改电路,直到对设计工作感到满意为止,这是因为PLD的结构是基于可重写的存储器技术,当要改变设计时,只需要简单地对器件进行重新编程即可。一旦设计完成,客户可立即投入生产,即利用最终的软件设计文件简单地对PLD器件进行编程。可编程逻辑器件的两种主要类型是现场可编程门阵列(FPGA)和复杂可编程逻辑器件(CPLD),这两类可编程逻辑器件的结构不同。与CPLD相比,FPGA可提供更高的逻辑密度、更丰富的特性和更高的性能。最新的FPGA器件可提供数百万门的逻辑电路,这些先进的器件还提供诸如内建硬核处理器、大容量存储器、时钟管理系统等特性,并支持多种最新的高速接口技术。FPGA应用范围广泛,如在数据处理和存储、仪器仪表、电信和数字信号处理等方面都有大量应用。与FPGA相比,CPLD提供的逻辑资源少得多,最高约一万门左右。但CPLD可预测性好,对于关键的控制应用非常理想。而且CPLD器件功耗相对较低且价格低廉,使其在成本敏感的、电池供电的便携式应用(如移动电话和数r
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