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可編程邏輯器�
閱讀�12540�(shí)間:2011-02-26 21:23:01

  為專門目的而設(shè)�(jì)的電路稱為專�集成電路ASIC�,專用集成電路減小了電路的體�、重量、功�,而且大大提高了電路的�(wěn)定性。然而在用量不大的情況下,設(shè)�(jì)和制造這樣的專用集成電路不僅成本很�,而且�(shè)�(jì)制造的周期也太�??删幊踢壿嬈骷难兄茷榻鉀Q這�(gè)矛盾提供了一條比較理想的途徑�

  可編程邏輯器件(programmable logic device)即PLD�

  PLD是做為一種通用集成電路而產(chǎn)生的,它的邏輯功能是由用戶對(duì)器件編程來確定的。通過編程,PLD能完成任何數(shù)字器件的功能,上至高性能CPU,下至簡單�74電路,都可以用PLD來實(shí)�(xiàn)。PLD如同一張白紙或是一堆積�,工程師可以通過傳統(tǒng)的原理圖輸入�,或是硬件描述語言自由的設(shè)�(jì)一�(gè)�(shù)字系�(tǒng)。而且一般的PLD的集成度很高,足以滿足設(shè)�(jì)一般的�(shù)字系�(tǒng)的需�。這樣就可以由�(shè)�(jì)人員自行編程而把一�(gè)�(shù)字系�(tǒng)“集成”在一片PLD上,而不必去�(qǐng)芯片制造廠商設(shè)�(jì)和制作專用的集成電路芯片��

特點(diǎn)

  邏輯器件可分類兩大類:固定邏輯器件和可編程邏輯器�。固定邏輯器件中的電路是性的,它們完成一種或一組功�,一旦制造完�,就無法改變。而可編程邏輯器件(PLD)是能夠?yàn)榭蛻籼峁┓秶鷱V泛的多種邏輯能力、特�、速度和電壓特性的�(biāo)�(zhǔn)成品部件,而且此類器件可在任何�(shí)間改�,從而完成許多種不同的功��

  與一般數(shù)字芯片不同的是:PLD�(nèi)部的�(shù)字電路可以在出廠后才�(guī)劃決�,有些類型的PLD也允許在�(guī)劃決定后再次�(jìn)行變�、改�,而一般數(shù)字芯片在出廠前就已經(jīng)決定其內(nèi)部電�,無法在出廠后再次改�,事�(shí)上一般的模擬芯片、混訊芯片也都一�,都是在出廠后就無法再對(duì)其內(nèi)部電路�(jìn)行調(diào)��

  �(duì)于固定邏輯器件,根據(jù)器件�(fù)雜性的不同,從�(shè)�(jì)、原型到最終生�(chǎn)所需要的�(shí)間可從數(shù)月至一年多不等� 而且,如果器件工作不合適,或者如果應(yīng)用要求發(fā)生了變化,那么就必須開發(fā)全新的設(shè)�(jì)。對(duì)于可編程邏輯器件,設(shè)�(jì)人員可利用價(jià)格低廉的軟件工具快速開�(fā)、仿真和�(cè)試其�(shè)�(jì)� 然后,可快速將�(shè)�(jì)編程到器件中,并立即在實(shí)際運(yùn)行的電路中對(duì)�(shè)�(jì)�(jìn)行測(cè)�� 采用PLD的另一�(gè)�(guān)鍵優(yōu)�(diǎn)是在�(shè)�(jì)階段中客戶可根據(jù)需要修改電路,直到�(duì)�(shè)�(jì)工作感到滿意為止� 這是�?yàn)镻LD基于可重寫的存儲(chǔ)器技�(shù)--要改�?cè)O(shè)�(jì),只需要簡單地�(duì)器件�(jìn)行重新編�� 一旦設(shè)�(jì)完成,客戶可立即投入生產(chǎn),只需要利用最終軟件設(shè)�(jì)文件簡單地編程所需要數(shù)量的PLD就可以了�

�(yōu)�(diǎn)

  固定邏輯器件和PLD各有自己的優(yōu)�(diǎn)� 例如,固定邏輯設(shè)�(jì)�(jīng)常更適合大批量應(yīng)�,因?yàn)樗鼈兛筛鼮榻?jīng)�(jì)地大批量生產(chǎn)� �(duì)有些需要極高性能的應(yīng)用,固定邏輯也可能是的選��

  然而,可編程邏輯器件提供了一些優(yōu)于固定邏輯器件的重要�(yōu)�(diǎn),包括:

 ?�?)在�(shè)�(jì)過程中為客戶提供了更大的靈活性,�?yàn)�?duì)于PLD來說,設(shè)�(jì)反復(fù)只需要簡單地改變編程文件就可以了,而且�(shè)�(jì)改變的結(jié)果可立即在工作器件中看到�

 ?�?)不需要漫長的前置�(shí)間來制造原型或正式�(chǎn)� - PLD器件已經(jīng)放在分銷商的貨架上并可隨�(shí)付運(yùn)� PLD不需要客戶支付高昂的NRE成本和購買昂貴的掩模�- PLD供應(yīng)商在�(shè)�(jì)其可編程器件�(shí)已經(jīng)支付了這些成本,并且可通過PLD�(chǎn)品線延續(xù)多年的生命期來分?jǐn)傔@些成��

 ?�?)允許客戶在需要時(shí)僅訂購所需要的�(shù)量,從而使客戶可控制庫�� 采用固定邏輯器件的客戶經(jīng)常會(huì)面臨需要廢棄的過量庫存,而當(dāng)�(duì)其產(chǎn)品的需求高漲時(shí),他們又可能為器件供貨不足所苦,并且不得不面�(duì)生產(chǎn)延遲的現(xiàn)�(shí)�

 ?�?)甚至在�(shè)備付�(yùn)到客戶那兒以后還可以重新編程�

  事實(shí)�,由于有了可編程邏輯器件,一些設(shè)備制造商�(xiàn)在正在嘗試為已經(jīng)安裝在現(xiàn)�(chǎng)的產(chǎn)品增加新功能或者�(jìn)行升�(jí)� 要實(shí)�(xiàn)這一�(diǎn),只需要通過因特�(wǎng)將新的編程文件上載到PLD就可以在系統(tǒng)中創(chuàng)建出新的硬件邏輯。先�(jìn)的工藝技�(shù)在一系列�(guān)鍵領(lǐng)�?yàn)镻LD提供了幫助:更快的性能、集成更多功�、降低功耗和成本�。同樣重要的�,PLD�(xiàn)在有越來越多的知�(shí)�(chǎn)�(quán)(IP)核心庫的支持,用戶可利用這些�(yù)定義和預(yù)�(cè)試的軟件模塊在PLD�(nèi)迅速實(shí)�(xiàn)系統(tǒng)功能� IP核心包括從復(fù)雜數(shù)字信�(hào)處理算法和存�(chǔ)器控制器直到總線接口和成熟的軟件微處理器在內(nèi)的一切� 此類IP核心為客戶節(jié)約了大量�(shí)間和�(fèi)� 。否�,用戶可能需要數(shù)月的�(shí)間才能實(shí)�(xiàn)這些功能,而且還會(huì)�(jìn)一步延遲產(chǎn)品推向市�(chǎng)的時(shí)��

分類

  可編程邏輯器件的兩種類型:現(xiàn)�(chǎng)可編程門陣列(Field Programmable Gate Array,簡稱:FPGA)和�(fù)雜可編程邏輯器件(Complex Programmable Logic Device,簡稱:CPLD��

  在這兩類可編程邏輯器件�,F(xiàn)PGA�(yùn)用一種邏輯門式的�(wǎng)格(Grid�,這種�(wǎng)格與普通的“閘�(shù)組”相類似,網(wǎng)格可以在FPGA芯片出廠后才�(jìn)行組�(tài)配置的程序性規(guī)�。FPGA提供了的邏輯密度、最豐富的特性和的性能� �(xiàn)在的FPGA器件,如Xilinx Virtex系列中的部分器件,可提供八百萬“系�(tǒng)門”(相對(duì)邏輯密度�� 這些先�(jìn)的器件還提供諸如�(nèi)建的硬連線處理器(如IBM Power PC)、大容量存儲(chǔ)�、時(shí)鐘管理系�(tǒng)等特�,并支持多種的超快速器件至器件(device-to-device)信�(hào)技�(shù)� FPGA被應(yīng)用于范圍廣泛的應(yīng)用中,從�(shù)�(jù)處理和存�(chǔ),以及到儀器儀�、電信和�(shù)字信�(hào)處理等�

FPGA

  一顆CPLD�(nèi)等于包含了數(shù)顆的PAL,各PAL(邏輯區(qū)塊)間的互接連接也可以�(jìn)行程序性的�(guī)劃、刻�,CPLD�(yùn)用這種多合一(All-In-One)的集成作法,使其一顆就能實(shí)�(xiàn)�(shù)千�(gè)邏輯門,甚至數(shù)十萬�(gè)邏輯門才能�(gòu)成的電路。但�,CPLD提供了非常好的可�(yù)�(cè)�,因此對(duì)于關(guān)鍵的控制�(yīng)用非常理�。而且CPLD器件需要的功耗極低�

CPLD

編程語言

  可編程邏輯器件若要以手工的方式來�(jìn)行編程實(shí)在是過于�(fù)�,所以多半改用電腦程序來�(chǎn)�,這種程序稱為“邏輯編譯器(logic compiler)�,它與程序開�(fā)撰寫�(shí)所用的軟件編譯器相類似,而要編譯之前的原始代碼(也稱:源代碼)也得用特定的編程語言來撰�,也就是硬件描述語言(Hardware Description Language,簡稱:HDL�。而且,HDL并非僅有一�,而是有許多種,如ABEL、AHDL、Confluence、CUPL、HDCal、JHDL、Lava、Lola、MyHDL、PALASM、RHDL等都是,但目前知名也最普遍使用的是VHDL與Verilog�

維庫電子�,電子知�(shí),一查百��

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