可编程 基础教程绪论.ppt

1、可编程ASIC器件 原理与应用徐劲松 304教研室,课程目的,教大家如何利用可编程逻辑器件来设计和实现数字电路。,可编程ASIC器件原理与应用,课程简介,了解EDA技术及工具的现状、发展 掌握可编程逻辑器件的基本原理与结构 能利用FPGA实现简单的数字系统 掌握常用EDA工具使用方法,学习要求,学习方法,课程简介,发挥学习主动性 在掌握理论知识的基础上提高实践能力,教材,设计软件,MAX+PLUS 、Quarturs 集成工具,可编程逻辑器件原理、开发与应用西安电子科技大学出版社,可编程ASIC器件原理与应用,绪 论,主要内容, 1、数字电路设计方法 2、专用集成电路 3、可编程逻辑器件的发展

2、 4、电子设计自动化,可编程ASIC器件原理与应用,中小规模集成的标准器件硬件逻辑方式； 基于微处理器程序逻辑方式； 专用集成电路；,1、数字电路设计方法,2、专用集成电路,专用集成电路：即ASIC（Application Specific Integrated Circuit) ，是指专门为某一应用领域或为专门用户需要而设计、制造的LSI或VLSI电路，它可以将某些专用电路或电子系统设计在一个芯片上，构成单片集成系统。相对于传统的通用器件设计方法，ASIC被称为用户专用集成电路（Customer Speclific IC)。ASIC代表了当前集成电路设计的主要形式。,1、概念,2、ASIC,

3、2、专用集成电路,2、分类,全定制ASIC：,基于晶体管级的设计方法,优点：最佳的设计结果,缺点：设计周期长、成本高,只适合性能要求高或生产批量大的ASIC设计对象,2、ASIC,2、专用集成电路,半定制ASIC：,约束性的设计方法,设计者基于已具备一定逻辑功能的“半成品”进行设计开发工作,降低设计成本、缩短设计周期,主要类型：标准单元、门阵列、PLD,2、ASIC,2、专用集成电路,标准单元： 采用具有一定功能的逻辑块作为标准单元存储在数据库中，利用EDA完成设计。,2、ASIC,2、专用集成电路,系统规格说明,系 统 划 分,逻辑设计与综合,综合后仿真,芯 片 测 试,版 图 设 计,版

4、图 验 证,参数提取与后仿真,制版、流片,2、ASIC,2、专用集成电路,门阵列： 内部包含几种基本的逻辑门、触发器和连线区的硅阵列。确定连线方式后，由生产厂家布线。,2、ASIC,2、专用集成电路,可编程逻辑器件： 作为通用型器件生产，通过对其编程实现逻辑功能。 在基本逻辑单元的基础上提供了可由用户编程的逻辑资源（如连线）。 其编程过程只需要借助常规的设计工具，使芯片的设计大众化。 可编程逻辑器件是目前在电子系统设计过程中最常用的设计实现方式之一。,2、ASIC,2、专用集成电路,原理图/VHDL文本编辑,综合,FPGA/CPLD 适配,FPGA/CPLD 编程下载,FPGA/CPLD 器件

5、和电路系统,时序与功能 门级仿真,逻辑综合器,结构综合器,2、ASIC,2、专用集成电路,改变了传统的数字系统设计方法。基于芯片的设计方法,降低了门槛。 采用EDA技术设计，极大地提高了效率。设计、仿真都可在计算机上进行，缩短了设计的周期。 取代部分全定制IC,降低了成本,扩大了应用领域。,2、专用集成电路,3、可编程逻辑器件的发展,PROM 和PLA 器件,改进的 PLA 器件,PAL/GAL器件,FPGA器件,EPLD 器件,CPLD器件,内嵌复杂 功能模块 的SOPC,1、发展过程,1、Altera 九十年代以后发展很快，是最大可编程逻辑器件供应商之一。主要产品有：MAX系列、FELX系

6、列、 APEX系列、CYCLONE系列等。 普遍认为其开发工具Maxplus和Quartus是较成功的PLD开发平台。,3、可编程逻辑器件的发展,2、几个主要的PLD厂商,2、Xilinx FPGA的发明者，老牌PLD公司，是最大可编程逻辑器件供应商之一。产品种类较全，主要有：XC系列，Spartan系列和Vertex系列。开发工具为ISE和Foundation。全球PLD/FPGA产品中60%以上来自于Altera和Xilinx品牌。从技术层面上讲，Altera和Xilinx共同决定了可编程逻辑器件的发展方向。,3、可编程逻辑器件的发展,3、LatticeLattice是ISP技术的发明者,

7、ISP技术极大的促进了PLD产品的发展，与ALTERA和XILINX相比，其开发工具比ALTERA和XILINX略逊一筹。中小规模PLD比较有特色，大规模PLD的竞争力还不够强，被认为是世界第三大可编程逻辑器件供应商。主要产品有ispLSI系列和 MACH系列。,3、可编程逻辑器件的发展,4、Actel反熔丝（OTP）PLD的领导者，由于反熔丝PLD抗辐射，耐高低温，功耗低，速度快，在军品级和宇航级应用领域中较大优势。,3、可编程逻辑器件的发展,7、PLD的两个应用领域,做验证 做产品,3、可编程逻辑器件的发展,3、PLD的应用领域,4、电子设计自动化,电子设计自动化：即EDA（ELECTRO

8、NICS DESIGN AUTOMATION），就是以计算机为工作平台，以EDA软件为开发环境，以硬件描述语言为设计语言，以电子系统设计为应用方向的电子产品自动化设计过程。,1、概念,可大致分为三个阶段：,4、电子设计自动化,2、EDA发展历程,高层综合的理论与方法取得进展，从而将EDA设计层次由RT级提高到了系统级。 采用硬件描述语言来描述10万门以上的设计。 采用平面规划技术对逻辑综合和物理版图设计进行联合管理，做到在逻辑综合早期设计阶段就考虑到物理设计信息的影响。 可测性综合设计。 为带有嵌入P核的ASIC设计提供软、硬件协同设计工具。 建立并性设计工程框架结构的集成化设计环境，以适应当今ASIC的特点。,3、EDA主要特征,4、电子设计自动化,