利用可编程逻辑器件进行现代电子系统的设计(3)
可编程逻辑器件原理及应用
可编程逻辑器件原理及应用在现代电子技术领域中，可编程逻辑器件（Programmable Logic Devices, PLD）扮演着至关重要的角色。
它们是一类能够根据特定程序或配置进行逻辑功能定制的电子器件。
本文将介绍可编程逻辑器件的原理和应用。
一、可编程逻辑器件的原理可编程逻辑器件通常由可编程逻辑阵列（Programmable Logic Array, PLA）或可编程阵列逻辑器件（Field-Programmable Gate Array, FPGA）组成。
这些器件采用了各种逻辑门和触发器等基本逻辑单元，并通过编程来定制它们的功能。
1. 可编程逻辑阵列（PLA）PLA由输入逻辑矩阵、编程逻辑矩阵和输出逻辑矩阵三部分组成。
输入逻辑矩阵用于接收输入信号，编程逻辑矩阵中的编程元件则根据编程信息来决定输出结果，而输出逻辑矩阵则将最终的逻辑数据输出。
2. 可编程阵列逻辑器件（FPGA）FPGA结构更加复杂，由可编程逻辑单元（Configurable Logic Block, CLB）、输入输出模块（Input/Output Block, IOB）等多个部分组成。
CLB是FPGA的核心，它可以根据编程完成各种逻辑功能；IOB则负责与外部器件的连接和数据输入输出。
二、可编程逻辑器件的应用可编程逻辑器件广泛应用于各个领域，包括数字系统设计、通信、控制系统和嵌入式系统等。
1. 数字系统设计在数字系统设计中，PLD和FPGA可以灵活实现各种逻辑功能。
它们可以用于建立计算机处理器、数据存储器和各种外围设备等数字电路。
2. 通信可编程逻辑器件在通信领域发挥着重要作用。
它们可以用于实现编码和解码功能、流水线的控制和数据处理等。
同时，PLD和FPGA也可以用于网络交换、调制解调器和光纤通信等领域的应用。
3. 控制系统在控制系统中，可编程逻辑器件被广泛用于控制逻辑的实现。
PLD和FPGA可以灵活适配各种控制算法和实时控制需求，用于工控领域、自动化生产线和机器人等控制系统中。
EDA技术及其应用(3)
1.4 EDA的优势
手工设计方法
●复杂电路的设计、调试十分困 难；
●无法进行硬件系统仿真，若某 一过程存在错误，查找和修改十 分不便；
●设计过程中产生大量文档，不 易管理；
●对于IC设计而言，设计实现过 程与具体生产工艺直接相关，因 此可移植性差；
●只有在设计出样机或生产出芯 片后才能进行实测；
EDA技术
在设计时加入用于测试的部分逻辑，即进行可测性设计(DFT ，Design For Test)，在设计完成后用来测试关键逻辑。
在ASIC设计中的扫描寄存器，是可测性设计的一种，原理是 把ASIC中关键逻辑部分的普通寄存器用测试扫描寄存器来代替， 在测试中可以动态地测试、分析设计其中寄存器所处的状态，甚至 对某个寄存器加以激励信号，改变该寄存器的状态。
1.6.3 GAL
GAL的OLMC单元设有多种组态，可配置成专用组合输出、专 用输入、组合输出双向口、寄存器输出、寄存器输出双向口等， 为逻辑电路设计提供了极大的灵活性。由于具有结构重构和输出 端的任何功能均可移到另一输出引脚上的功能，在一定程度上， 简化了电路板的布局布线，使系统的可靠性进一步地提高。GAL 的出现是复杂PLD的里程碑。
1.11 编程与配置
目前常见的大规模可编程逻辑器件的编程工艺有三种： 1．基于电可擦除存储单元的EEPROM或Flash技术。 2．基于SRAM查找表的编程单元。 3．基于反熔丝编程单元。
1.12 FPGA配置器件
主动配置方式
由FPGA器件引导配置操作过程，它控 制着外部存储器和初始化过程
被动配置方式
1.2 EDA技术应用对象
全定制或半定制ASIC
实现目标 ASIC的设计和实现
FPGA/CPLD（或称可编程ASIC）开发应用
电路中的可编程逻辑器件概述
电路中的可编程逻辑器件概述一、引言电路中的可编程逻辑器件（Programmable Logic Device，简称PLD）是现代电子领域中非常重要的一类集成电路。
本文将从概述、分类、应用以及未来发展等方面对电路中的可编程逻辑器件进行介绍和探讨。
二、概述1. 定义：可编程逻辑器件是一种能通过编程实现不同逻辑功能的集成电路。
它由可编程逻辑阵列（Programmable Logic Array，简称PLA）和可编程存储器（Programmable Storage，简称PS）组成，能够替代传统的门电路和固定功能逻辑芯片。
2. 发展历程：20世纪70年代，PLD开始问世，并在逻辑设计和数字电路领域得到了广泛运用。
随着技术的不断发展，PLD也经历了多个世代的更新换代，形成了各种类型的可编程逻辑器件。
三、分类1. 可编程逻辑阵列（PLA）：PLA是PLD中最基本的组成部分，由一组与门和或门组成。
它的输入信号经过与门和或门的逻辑门电路进行组合，输出结果经过阵列的触发器进行存储，从而实现不同的逻辑功能。
2. 可编程存储器（PROM）：PROM是另一种常见的可编程逻辑器件，它通过烧写来实现由出厂时固化的存储器内容改写成用户自定义的存储器内容。
3. 可编程阵列逻辑器件（PAL）：PAL是一种介于PLA和PROM之间的可编程逻辑器件，它具有固定的与门阵列和可编程的或门阵列。
PAL可以通过编程改变或门的连接方式，实现不同的逻辑功能。
四、应用可编程逻辑器件在电子领域中有着广泛的应用，其主要包括但不限于以下几个方面：1. 逻辑电路设计：可编程逻辑器件的出现使得逻辑电路的设计更加灵活，能够更好地满足电路需求。
2. 数字信号处理：可编程逻辑器件在数字信号处理中扮演着重要的角色，能够快速处理大量的数字信号并实现各种算法。
3. 控制系统：PLD广泛用于控制系统中，可以实现复杂的控制算法和逻辑运算，提高系统的性能和可靠性。
4. 通信设备：可编程逻辑器件在通信设备中扮演着重要的角色，能够实现多种通信协议和数据传输方式。
现代数字系统设计方法和流程
现代数字系统的设计方法专业：电力电子与电力传动学号：212012*********姓名：刘滔摘要随着微电子技术和计算机技术的不断发展，在涉及通信、国防、航天、工业自动化、仪器仪表等领域的电子系统设计工作中，EDA技术的含量正以惊人的速度上升，它已成为当今电子技术发展的前沿之一。
现代社会电子产品更新换代的速度越来越快，传统的自下而上(Bottom-Up)的设计方法越来越适应不了这种挑战。
随着可编程逻辑器件集成规模的迅速扩大，自身功能的不断完善，以及计算机辅助设计技术的不断发展，在现代电子系统设计领域，EDA(Electronic Design Automation)技术便引起了人们的极大关注。
设计者的工作仅限于利用软件的方式来完成对系统硬件功能的描述。
相应的FPGA/CPLD器件，在EDA工具的帮助下，就可以得到最后的设计结果。
本文首先阐述了EDA技术的基本概念、发展过程和基本特征，最后着重分析EDA技术在两个不同层次上的工作流程，即电路级设计和系统级设计，引入了一种自顶向下的高层次电子设计方法。
关键词：设计方法电子系统设计EDA一、现代数字系统设计的概述EDA（Electronic Design Automation）工程是现代电子信息工程领域中一门发展迅速的新技术。
EDA的定义有广义和狭义之分，广义定义EDA包括半导体工艺设计自动化、可编程器件设计自动化、电子系统设计自动化、印制电路板设计自动化、仿真与测试故障诊断自动化等。
狭义定义的EDA就是电子设计自动化。
EDA技术主要有四个方面：1、可编程逻辑器件，即应用EDA技术完成电子系统设计的载体；2、硬件描述语言（VHDL 或者 Verilog）。
它用来描述系统的结构和功能，是EDA的主要表达手段；3、配套的软件工具。
它用来完成电子系统的智能化设计；4、实验开发系统。
在整个EDA设计电子系统的过程中，实验开发系统是实现可编程器件下载和验证的工具，现代EDA技术是20世纪90年代初从计算机辅助设计、辅助制造和辅助测试等工程概念发展而来的。
可编程逻辑器件中的设计流程
可编程逻辑器件中的设计流程可编程逻辑器件（Programmable Logic Device，PLD）是一种集成电路器件，可以按照用户需求进行编程，实现特定的逻辑功能。
在现代电子技术领域中，PLD的应用越来越广泛。
本文将介绍可编程逻辑器件中的设计流程，并分为几个步骤进行详细阐述。
第一步：需求分析在进行PLD设计之前，首先需要明确设计的目标和需求。
根据具体的应用场景和功能要求，确定需要实现的逻辑功能和性能参数。
例如，如果设计一个控制系统，需要明确所需控制的信号类型、输入输出接口及相关约束等。
需求分析在PLD设计中起着至关重要的作用，也是后续设计的基础。
第二步：逻辑设计逻辑设计是PLD设计的核心步骤之一。
在逻辑设计中，需要使用硬件描述语言（Hardware Description Language，HDL）对电路进行建模和描述。
常用的HDL语言包括VHDL和Verilog。
通过使用HDL语言，可以将电路中的逻辑功能用代码的形式实现，对电路中的逻辑门、触发器等基本元件进行逻辑连接，形成电路结构。
逻辑设计的结果是一个逻辑电路图，该电路图描述了各个逻辑元件之间的连接关系。
第三步：仿真验证在进行PLD设计之前，通常需要进行仿真验证。
通过仿真可以对逻辑设计进行功能验证和时序验证，确保设计的正确性。
仿真可以使用专门的仿真软件，例如ModelSim等。
在仿真中，要对输入信号进行赋值，通过观察输出信号的波形来验证设计的正确性。
如果设计存在问题，可以进行调试和修改。
第四步：综合与布局布线综合是将逻辑设计转换为物理器件的过程。
在综合过程中，需要将逻辑电路图转换为与目标器件相兼容的网表描述。
综合工具会根据约束条件和目标器件的特性，对逻辑电路图进行优化，以达到提高性能、降低功耗等目标。
综合完成后，将得到一个包含逻辑门和触发器等元件的网表描述。
布局布线是将综合生成的网表映射到目标器件上的过程。
布局是指将逻辑元件放置在芯片上的具体位置，布线是指根据元件之间的连接关系，将导线进行布线，最终形成物理布图。
硬件工程师笔试试题集锦(均有参考答案)
(2)
注意适当加入旁路电容与时测试用； 注意适当加入 0 欧电阻、电感和磁珠以实现抗干扰和阻抗匹配； PCB 设计阶段 自己设计的元器件封装要特别注意以防止板打出来后元器件无法焊接； FM 部分走线要尽量短而粗，电源和地线也要尽可能粗； 旁路电容、晶振要尽量靠近芯片对应管脚； 注意美观与使用方便； 说明自己需要的工艺以及对制板的要求； 防止出现芯片焊错位置，管脚不对应； 防止出现虚焊、漏焊、搭焊等； 先调试电源模块，然后调试控制模块，然后再调试其它模块； 上电时动作要迅速，发现不会出现短路时在彻底接通电源； 调试一个模块时适当隔离其它模块； 各模块的技术指标一定要大于客户的要求； 由于整机调试时仍然会出现很多问题，而且这些问题往往更难解决，如
1、下面是一些基本的数字电路知识问题，请简要回答之。 (1) 什么是 Setup 和 Hold 时间？ 答：Setup/Hold Time 用于测试芯片对输入信号和时钟信号之间的时间要求。 建立时间(Setup Time)是指触发器的时钟信号上升沿到来以前，数据能够保持稳 定不变的时间。 输入数据信号应提前时钟上升沿(如上升沿有效)T 时间到达芯片， 这个 T 就是建立时间通常所说的 Setup Time。如不满足 Setup Time，这个数据就 不能被这一时钟打入触发器，只有在下一个时钟上升沿到来时，数据才能被打入 触发器。 保持时间(Hold Time)是指触发器的时钟信号上升沿到来以后，数据保 持稳定不变的时间。如果 Hold Time 不够，数据同样不能被打入触发器。 (2) 什么是竞争与冒险现象？怎样判断？如何消除？ 答：在组合逻辑电路中，由于门电路的输入信号经过的通路不尽相同，所产 生的延时也就会不同，从而导致到达该门的时间不一致，我们把这种现象叫做竞 争。由于竞争而在电路输出端可能产生尖峰脉冲或毛刺的现象叫冒险。如果布尔 式中有相反的信号则可能产生竞争和冒险现象。解决方法：一是添加布尔式的消 去项，二是在芯片外部加电容。 (3) 请画出用 D 触发器实现 2 倍分频的逻辑电路？ 答：把 D 触发器的输出端加非门接到 D 端即可，如下图所示：
可编程逻辑器件PLD的使用
可编程逻辑器件PLD的使用介绍可编程逻辑器件（Programmable Logic Device，简称PLD）是一种集成电路，用于实现数字逻辑电路的设计与开发。
相比于传统的固定逻辑电路，PLD具有可编程性，可以根据需要重新编程，从而满足不同的功能需求。
在现代电子设备中，PLD被广泛应用于各种数字系统，包括计算机、通信设备、工控系统等。
本文将介绍PLD的基本概念、工作原理以及使用方法，帮助读者了解和使用PLD。
基本概念可编程逻辑器件（PLD）可编程逻辑器件是一种集成电路芯片，由一系列的逻辑门、触发器和可编程连接元件组成。
PLD中的连接元件可以根据用户的需求通过编程来定义，从而实现不同的逻辑功能。
逻辑门逻辑门是数字电路中的基本组成元件，用于执行逻辑运算。
常见的逻辑门有与门（AND）、或门（OR）、非门（NOT）等。
PLD中通常包含多个逻辑门，可以通过编程来定义逻辑门之间的连接关系，以实现特定的逻辑功能。
触发器触发器是数字电路中用于存储和操作信息的元件。
PLD中的触发器可以用来实现时序逻辑功能，例如计数器和状态机等。
可编程连接元件可编程连接元件是PLD中的重要组成部分，它决定了逻辑门和触发器之间的连接关系。
通常使用的可编程连接元件有可编程逻辑阵列（PLA）和可编程互连元件（PAL）等。
工作原理PLD的工作原理可以分为两个阶段：编程和运行。
编程编程是指将用户的逻辑设计转换为PLD可读取的编程文件。
通常使用的编程方式有硬件编程和软件编程。
硬件编程通常通过专用的编程设备和编程线进行，而软件编程则通过一种特定的软件工具来完成。
在编程过程中，用户需要定义逻辑门和触发器之间的连接关系，以及逻辑功能的实现方式。
编程文件通常以特定的格式保存，供PLD读取并进行配置。
运行运行是指将经过编程的PLD配置为用户所需的逻辑功能，并进行实际运行。
运行过程中，PLD读取编程文件中的配置信息，并根据配置信息实时控制逻辑门和触发器的工作状态。
可编程逻辑器件应用总结
可编程逻辑器件应用总结可编程逻辑器件（Programmable Logic Devices，PLD）是一种数字电子器件，通过对其内部的电路进行编程，可以实现特定的逻辑功能。
PLD具有灵活性高、可编程性强、成本低等特点，因此在电路设计和数字系统实现中被广泛使用。
本文将总结可编程逻辑器件的应用领域、特点以及未来发展方向。
首先，可编程逻辑器件的应用非常广泛。
在数字电路设计中，PLD广泛用于逻辑门电路、计数器、状态机等基本逻辑电路的实现。
与传统的硬连线电路相比，PLD具有更高的灵活性和可重构性。
此外，PLD还可用于复杂系统的控制单元、数据通路等部分的实现。
例如，可编程逻辑器件可以用于实现数字信号处理器（Digital Signal Processor，DSP）、通信协议控制器等。
其次，可编程逻辑器件具有多种特点，使其在实际应用中具有很大的优势。
首先，PLD具有快速开发和验证的能力。
由于其可编程性，设计人员可以通过编写逻辑表达式、状态图等方式，快速验证设计的正确性。
其次，PLD的成本较低。
由于PLD的生产量大，其价格较低，因此在中小规模的应用中，PLD更具有竞争力。
再次，PLD具有较小的尺寸和低功耗。
现代的PLD器件体积小、功耗低，适合嵌入式系统和移动设备的应用。
最后，PLD具有较好的可扩展性。
通过在系统中添加更多的PLD器件，可以实现更复杂的功能，满足系统的需求。
随着科技的不断发展和数字系统的不断复杂化，可编程逻辑器件也在不断演化。
未来，可编程逻辑器件的发展方向主要集中在以下几个方面。
首先，研究人员正在努力提高可编程逻辑器件的计算能力和速度。
通过改进器件的架构和技术，提高器件的性能，满足更高要求的应用场景。
其次，研究人员也在探索新的编程模型和编程语言，使得PLD的编程更加高效和易用。
此外，人们对于可编程逻辑器件的可靠性和安全性也提出了更高的要求。
未来，研究人员将致力于解决可编程逻辑器件在高温、辐射等恶劣环境下的可靠性问题，以及防止逻辑错误和安全威胁。
可编程逻辑器件及应用
可编程逻辑器件及应用可编程逻辑器件（PLD）是一种电子器件，能够根据用户的需求和程序逻辑实现不同的功能。
它们被广泛应用于数字电路设计、自动化控制系统和嵌入式系统等领域。
本文将深入探讨可编程逻辑器件的原理、分类、优势及其在各个领域的应用。
一、可编程逻辑器件的原理可编程逻辑器件的核心是可编程逻辑阵列（PLA）或可编程逻辑门阵列（PLGA）。
它由一系列基本逻辑门（如与门、或门和非门）和可编程的互连网络组成。
用户可以通过编程器将逻辑功能和互连关系编程到可编程逻辑阵列中，从而实现特定的逻辑功能。
二、可编程逻辑器件的分类根据实现的逻辑功能不同，可编程逻辑器件可以分为可编程逻辑阵列（PLA）、可编程阵列逻辑器件（PAL）、复杂可编程逻辑器件（CPLD）和现场可编程门阵列（FPGA）等几个主要类别。
1. 可编程逻辑阵列（PLA）可编程逻辑阵列（PLA）是最早出现的可编程逻辑器件之一。
它具有灵活的结构和编程方式，可以实现复杂的逻辑功能。
PLA的主要特点是可编程的输入和输出逻辑功能以及可编程的互连关系。
2. 可编程阵列逻辑器件（PAL）可编程阵列逻辑器件（PAL）与PLA类似，但它的输入逻辑功能是固定的，只有互连关系是可编程的。
PAL的制造成本较低，适合一些较简单的逻辑功能应用。
3. 复杂可编程逻辑器件（CPLD）复杂可编程逻辑器件（CPLD）是可编程逻辑器件的进一步发展。
CPLD通过集成多个可编程逻辑阵列和可编程互连网络，能够实现更复杂的逻辑功能。
CPLD具有较高的灵活性和可扩展性。
4. 现场可编程门阵列（FPGA）现场可编程门阵列（FPGA）是最灵活和最强大的可编程逻辑器件。
FPGA由大量可编程逻辑块（CLB）、可编程互连网络和输入/输出模块组成。
它可以根据用户的需求和程序逻辑实现几乎任何逻辑功能。
三、可编程逻辑器件的优势可编程逻辑器件相比于固定功能的逻辑器件具有以下几个优势：1. 灵活性：可编程逻辑器件可以根据用户的需求进行编程，实现不同的逻辑功能。
可编程逻辑器件中的编程方法
可编程逻辑器件中的编程方法可编程逻辑器件（Programmable Logic Device，简称PLD）是一种集成电路芯片，可以按照用户需求进行编程，实现特定的功能。
在现代电子技术中，PLD已经广泛应用于数字逻辑电路设计、嵌入式系统和数字信号处理等领域。
本文将探讨可编程逻辑器件中的编程方法，并介绍几种常见的PLD编程工具和技术。
一、PLD编程工具和技术概述PLD编程工具是指用于将用户逻辑设计转化为PLD可执行文件的软件工具。
根据PLD的不同类型和厂商，常见的PLD编程工具有：1. HDL（Hardware Description Language）：硬件描述语言是一种用于描述数字电路的语言，常见的HDL包括VHDL和Verilog。
通过编写HDL代码，可以描述逻辑电路的行为和结构，并使用PLD编程工具将其转化为逻辑逻辑文件，然后下载到PLD芯片中。
2. Schematic Entry：原理图输入工具是一种以图形化的方式描述逻辑电路的工具。
用户可以使用各种逻辑元件和线缆绘制逻辑电路图，然后利用PLD编程工具将其转化为可执行文件。
3. 编程器：编程器是一种硬件设备，用于将编程数据下载到PLD芯片中。
根据PLD芯片的接口类型，常见的编程器有USB编程器、JTAG编程器和并行口编程器等。
除了以上的PLD编程工具，还有一些特定用途的编程方法和技术，比如：1. IP（Intellectual Property）核的利用：IP核是一种现成的、可重用的硬件设计模块，可以加速PLD的开发过程。
用户可以通过使用IP核，将一些常见的功能模块（比如UART、DMA等）直接集成到PLD芯片中，而无需自己从零开始设计。
2. 启动存储器（Boot Memory）编程：某些PLD芯片具有内置的启动存储器，可以在加电时从内存中加载程序代码。
用户可以通过编程将程序代码写入启动存储器，从而实现自动加载和执行。
3. 软件编程工具：一些PLD芯片支持通过软件进行编程，而不需要使用专门的编程工具。
1 现代电子系统的设计方法.
1.1 现代电子系统的设计方法1.1.1 概述无论是现代高精尖电子设备如雷达、软件无线电电台等，还是为我们所熟悉的微机、手机、VCD等现代电子装置，其核心构成都是数字电子系统。
随着微电子技术和计算机技术的发展，集成电路不断更新换代，出现了现场可编程逻辑器件，数字电子系统的设计方法和设计手段也发生了很大的变化。
特别是进入20世纪90年代以后，EDA(电子设计自动化)技术的发展和普及给电子系统的设计带来了革命性的变化，并已渗透到电子系统设计的各个领域。
传统的数字系统设计只能对电路板进行设计，把所需的具有固定功能的标准集成电路像积木块一样堆积于电路板上，通过设计电路板来实现系统功能。
利用EDA工具，采用可编程器件，通过设计芯片来实现系统功能，这样不仅可以通过芯片设计实现多种数字逻辑系统功能，而且由于管脚定义的灵活性，大大减轻了电路图设计和电路板设计的工作量和难度，从而有效地增强了设计的灵活性，提高了工作效率；同时基于芯片的设计可以减少芯片的数量，缩小系统体积，降低能源消耗，提高系统的性能和可靠性。
这种基于芯片的设计方法正在成为现代电子系统设计的主流。
现在，只要拥有一台计算机、一套相应的EDA软件和空白的可编程逻辑器件芯片，在实验室里就可以完成数字系统的设计和生产。
当今的数字系统设计已经离不开可编程逻辑器件和EDA设计工具。
现在人们可以把数以亿计的晶体管、几百万门的电路集成在一个芯片上。
半导体集成电路也由早期的单元集成、部件电路集成发展到整机电路集成和系统电路集成。
电子系统的设计方法也由过去的那种集成电路厂家提供通用芯片，整机系统用户采用这些芯片组成电子系统的“Bottom-up”(自底向上)设计方法改变为一种新的“Top-down”(自顶向下)设计方法。
在这种新的设计方法中，由整机系统用户对整个系统进行方案设计和功能划分，系统的关键电路用一片或几片专用集成电路ASIC来实现，且这些专用集成电路是由系统和电路设计师亲自参与设计的，直至完成电路到芯片版图的设计，再交由IC工厂投片加工，或者用可编程ASIC(例如CPLD和FPGA)现场编程实现。
可编程逻辑器件及应用 逆序
可编程逻辑器件及应用逆序可编程逻辑器件（PLD）是一种集成电路，可以根据需要进行编程以执行特定的逻辑功能。
它们在现代电子设备中发挥着至关重要的作用，广泛应用于数字电路设计、控制系统、通信设备等领域。
逆序地看，我们可以从应用角度来探讨可编程逻辑器件的重要性和影响。
让我们看看PLD在通信设备中的应用。
在手机、路由器、调制解调器等设备中，PLD被用来实现数据传输、信号处理、网络控制等功能。
通过编程，可以根据不同的需求来配置PLD，使设备能够高效地工作，提高通信质量和速度。
PLD在控制系统中的应用也是不可忽视的。
在工业自动化、机器人控制、汽车电子系统等领域，PLD扮演着关键的角色。
通过编程，可以实现各种复杂的逻辑控制，使系统能够按照预定的规则运行，提高生产效率和产品质量。
PLD在数字电路设计中也有着广泛的应用。
在集成电路、FPGA（现场可编程门阵列）等设计中，PLD可以用来实现各种逻辑功能，例如加法器、乘法器、状态机等。
通过编程，可以灵活地配置PLD，使得设计师可以快速实现各种复杂的数字电路，缩短产品开发周期，降低成本。
让我们回顾一下可编程逻辑器件本身的特点和优势。
与传统的固定逻辑器件相比，PLD具有灵活性高、适应性强、可重复使用等优势。
通过简单的编程，可以实现不同的逻辑功能，避免了频繁更换硬件的麻烦，降低了系统维护成本。
可编程逻辑器件在现代电子领域中的应用日益广泛，其灵活性和高效性受到了广泛认可。
未来，随着技术的不断发展和创新，PLD将继续发挥着重要的作用，推动着电子设备的发展和进步。
希望通过不断地研究和应用，我们可以更好地利用可编程逻辑器件，为社会带来更多的便利和创新。
EDA课程初识及参考书籍
《EDA技术与实践》课程修读指引The Technology and Application of EDA一、课程的性质与目的概要：EDA技术是现代电子信息工程领域的一门新技术，它是在先进的计算机工作平台上开发出来的一整套电子系统设计的软硬件工具，并提供了先进的电子系统设计方法。
电子设计自动化（EDA，Electronics Design Automation）技术是电子设计技术和电子制造技术的核心，EDA技术的发展和推广应用极大的推动了电子信息行业的发展。
课程性质：《EDA技术与实践》是应用电子技术、电子信息工程、通信工程、通信技术、自动化、楼宇智能化技术、电子产品设计与工艺等7个电气信息类专业的一门技术基础课。
是以实践环节为主的应用类课程；前序课程为：工程数学、电路分析、数字电路、模拟电子技术等，后续课程为《单片机原理及应用》、《DSP技术应用》、《SOPC设计》等，是电子信息类各专业的设计工具，也是电子系统设计的基础。
EDA技术涉及面广，内容丰富，但在教学和技术推广层面上，应用较为广泛是基于可编程器件EDA技术，本课程学习的主要内容是基于可编程器件EDA技术。
通过本课程的学习使学生掌握可编程器件、EDA开发系统软件、硬件描述语言和电子线路设计与技能训练等各方面知识；提高工程实践能力；学会应用EDA技术解决一些简单的电子设计问题。
可编程器件EDA技术，它主要包括如下4大要素：①大规模可编程器件，它是利用EDA 技术进行电子系统设计的载体；②硬件描述语言，它是利用EDA技术进行电子系统设计的主要表达手段；③软件开发工具，它是利用EDA技术进行电子系统设计的智能化的自动化设计工具；④实验开发系统，它是利用EDA技术进行电子系统设计的下载工具及硬件验证工具。
主要目的：1．了解EDA技术的基本内容及EDA技术的发展概况。
掌握EDA电子系统的设计方法。
掌握基于可编程器件的EDA技术设计流程，从设计的准备、设计的输入、设计的实现到设计的验证。
复杂可编程逻辑器件与应用设计课程设计
复杂可编程逻辑器件与应用设计课程设计课程背景随着现代社会的发展，电子技术的应用越来越广泛。
作为电子技术的核心部分，数字电路越来越重要。
复杂可编程逻辑器件（FPGA）是数字电路设计中的重要一环，其具有灵活、高速、可重构等特点，广泛应用于数字信号处理、图像处理、通信协议等领域。
本课程旨在介绍FPGA的基本原理、设计方法和应用案例，通过实验操作，培养学生的FPGA设计与调试能力，为学生今后的工作和学习提供一定的基础。
课程内容本课程包括以下内容：第一章 FPGA的基本原理介绍FPGA的基本构成和原理，讲解可编程逻辑器件的分类、基本结构以及设计流程。
第二章 FPGA的数字电路设计语言介绍常见的FPGA设计语言，如VHDL和Verilog HDL，讲解其语法、基本结构以及设计方法。
第三章 FPGA的数字电路设计实例选取一些常见的数字电路，如加法器、计数器等，通过实例的方式讲解如何用FPGA设计和实现。
第四章 FPGA的高级应用实例介绍FPGA在软件定义无线电、图像处理、数字信号处理、嵌入式系统等领域的应用案例，让学生了解FPGA的行业应用和前景。
第五章 FPGA的调试技巧介绍FPGA的调试方法和技巧，讲解常见的FPGA调试问题以及相应的解决方法。
课程设计本次课程设计将会分为三部分，旨在让学生通过实际操作，深入了解FPGA的设计原理和应用方法。
第一部分 FPGA的基本原理实验在本实验中，学生将手动搭建一个基于可编程逻辑器件的完整数字逻辑电路，了解FPGA的自适应流水线结构、数据路径和控制算法，并学习FPGA的编程方式与软件开发环境的应用。
第二部分 FPGA的数字电路设计实验在本实验中，学生将会以模块化的方式，使用VHDL和Verilog HDL语言，设计一系列简单的数字电路，如比较器、多通道混频器、快速傅里叶变换器等，进一步了解FPGA的设计和实现方法。
第三部分 FPGA的高级应用实验在本实验中，学生将会运用已学习的知识，从大量的实例中选择应用，完成FPGA相关的工程设计和实现，如图像处理、数字信号处理等。
基于FPGA的数字电源系统设计与实现
基于FPGA的数字电源系统设计与实现1. 引言数字电源系统是一种利用数字信号处理技术实现电源控制和管理的新型电源系统。
随着现代电子设备的发展和应用需求的不断增加，传统的模拟电源系统已经无法满足高性能、高效能、高可靠性等多种需求。
因此，基于FPGA的数字电源系统应运而生。
本文旨在深入研究基于FPGA的数字电源系统的设计与实现，探讨其在实际应用中的优势和挑战。
2. FPGA技术在数字电源系统中的应用2.1 FPGA概述FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，具有可重构性和灵活性等优势。
其内部由大量可编程逻辑单元（CLB）以及各种资源模块组成，可以根据设计需求进行自定义配置。
2.2 FPGA在数字电源系统中的优势由于FPGA具有高度灵活性和可重构性，因此在数字电源系统中具有以下优势：（1）快速响应：FPGA可以快速处理各种输入信号并输出相应控制信号，实现快速响应；（2）高度集成：FPGA内部资源丰富，在一个芯片上可以集成多个功能模块，实现多种功能；（3）可编程性：FPGA可以根据不同的应用需求进行编程，实现不同的电源控制算法；（4）可靠性：FPGA内部具有冗余资源，可以提高系统的可靠性和容错性。
3. 基于FPGA的数字电源系统设计与实现3.1 系统框架设计基于FPGA的数字电源系统主要包括输入模块、控制模块、输出模块和通信模块等部分。
其中，输入模块用于接收输入信号，控制模块进行信号处理和算法运算，输出模块用于输出控制信号，通信模块实现与其他设备的数据交互。
3.2 输入模块设计输入模块主要包括数据采集和信号处理两个部分。
数据采集通过ADC （Analog-to-Digital Converter）将输入电压、电流等连续信号转换为数字量进行处理。
而信号处理则通过滤波、滤波器设计等方法对采集到的数据进行预处理。
3.3 控制算法设计基于FPGA的数字电源系统可以通过编程实现多种控制算法。
FPGA习题集及参考答案
习题集及参考答案一、填空题1.一般把EDA技术的发展分为（）个阶段。
2.FPGA/CPLD有如下设计步骤：①原理图/HDL文本输入、②适配、③功能仿真、④综合、⑤编程下载、⑥硬件测试，正确的设计顺序是①（）⑤⑥。
3.在EDA工具中，能完成在目标系统器件上布局布线的软件称为（）。
4.设计输入完成之后，应立即对文件进行（）。
5.基于硬件描述语言的数字系统设计目前最常用的设计方法称为（）设计法。
6.将硬件描述语言转化为硬件电路的过程称为（）。
7.IP核在EDA技术和开发中具有十分重要的地位，以HDL方式提供的IP被称为（）IP。
8.SOC系统又称为（）系统。
SOPC系统又称为（）系统。
9.将硬核和固核作为（）IP核，而软核作为（）IP核。
10.IP核在EDA技术和开发中具有十分重要的地位，以HDL方式提供的IP被称为（）。
11.HDL综合器就是逻辑综合的过程，把可综合的VHDL/Verilog HDL转化成硬件电路时，包含了三个过程，分别是（）、（）、（）。
12.EDA软件工具大致可以由五个模块构成，分别是设计输入编辑器、（）、（）、（）和（）。
13.按仿真电路描述级别的不同，HDL仿真器分为（）仿真、（）仿真、（）仿真和门级仿真。
14.系统仿真分为（）、（）和（）。
15.（）仿真是对设计输入的规范检测，这种仿真通过只能表示编译通过，说明设计满足一定的语法规范，但不能保证设计功能满足期望。
16.（）仿真是对综合后的网表进行的仿真，它验证设计模块的基本逻辑功能，但不带有布局布线后产生的时序信息，是理想情况下的验证。
17.（）仿真是布局布线后进行的后仿真，仿真时考虑了布线延时，和芯片实际的工作情况更加接近。
18.目前Xilinx公司生产的FPGA主要采用了（）配置存储器结构。
19.描述测试信号的变化和测试工程的模块叫做（）。
20.现代电子系统设计领域中的EDA采用（）的设计方法。
21.有限状态机可分为（）状态机和（）状态机两类。
可编程逻辑器件中的CPLD应用
可编程逻辑器件中的CPLD应用随着科技的不断进步与发展，计算机技术在各个领域都得到了广泛的应用。
而可编程逻辑器件（CPLD）作为一种功能强大、灵活可编程的集成电路，在现代电子系统中起着重要的作用。
本文将从CPLD的定义、原理以及应用等方面进行介绍。
一、CPLD的定义和原理CPLD是一种可编程逻辑器件，其主要由可编程逻辑单元、输入/输出引脚、时钟管理、编程单元等组成。
它通过利用可编程逻辑单元和查找表等技术，可以实现数字逻辑功能的设计和编程。
CPLD采用静态存储器的原理，可以存储复杂的逻辑功能，并且具有高速的运算能力。
CPLD由两个主要部分组成，即逻辑单元和可编程互连资源。
逻辑单元由多个查找表（Look-Up Table，LUT）和触发器（Flip-Flop）组成，可以实现基本的逻辑功能。
可编程互连资源则用于实现逻辑单元之间的互联与通信。
CPLD通过在逻辑单元中配置不同的逻辑电路，实现所需的数字逻辑功能。
二、CPLD的应用领域CPLD具有灵活性强、逻辑功能强大的特点，因此在各个领域都有广泛的应用。
1. 通信领域：CPLD可以用于通信系统中的信号处理、解调、编解码等功能的设计。
例如，它可以被用于实现数字信号的滤波、调制解调、音频处理等功能，提高通信传输的效率和稳定性。
2. 工控领域：CPLD可以用于工业自动化控制系统中。
它可以实现逻辑控制、数据采集、通信协议转换等功能。
例如，它可以用于编写控制算法，实现传感器和执行器之间的协同工作，提高工控系统的稳定性和可靠性。
3. 汽车电子领域：CPLD在汽车电子系统中的应用也较为广泛。
它可以用于车载电子设备的控制和驱动，如车辆的仪表板、发动机控制、车载音响等。
CPLD能够提供灵活的数字逻辑控制，满足汽车电子系统对于可编程控制的需求。
4. 视频与图像处理领域：CPLD也可以应用于视频与图像处理领域。
例如，它可以用于视频信号的采集与处理、图像的压缩与解压缩、图像的增强和滤波等。
可编程逻辑器件及应用 互易定理
可编程逻辑器件及应用互易定理可编程逻辑器件（PLD）是一种集成电路芯片，可以通过编程实现特定的逻辑功能。
它们在现代电子设备中发挥着至关重要的作用，可以用于设计各种数字电路，如寻址、算术运算、控制逻辑等。
互易定理是电路理论中的重要定理，它指出两个电路在输入输出特性方面相互等效。
本文将探讨可编程逻辑器件及其在电路设计中的应用，同时介绍互易定理的基本概念。
可编程逻辑器件的发展源远流长，最早起源于20世纪60年代的门阵列。
随着技术的不断进步，现代的PLD已经发展成为包括可编程逻辑阵列（PLA）、复杂可编程逻辑器件（CPLD）、现场可编程门阵列（FPGA）等多种类型。
它们在电子设计中具有灵活性强、成本低、开发周期短等优点，被广泛应用于数字系统设计、通信设备、汽车电子、医疗器械等领域。
在PLD的应用中，互易定理是一个重要的概念。
它指出，如果两个电路在输入输出特性上是等效的，那么它们在电路行为上也是等效的。
这意味着可以通过互换电路的输入输出端口来实现电路的等效变换。
互易定理为电路设计提供了一种简便的方法，可以通过对电路的等效变换来简化设计、优化性能、降低成本。
举例来说，假设有一个由多个逻辑门组成的电路，实现了一个特定的逻辑功能。
如果我们想要改变这个功能，可以使用互易定理来简化电路设计。
通过对电路的输入输出端口进行等效变换，可以得到一个新的电路结构，实现了我们所需的新功能。
这种方法不仅可以节省设计成本，还可以提高设计的效率。
除了在电路设计中的应用，互易定理还在信号处理、通信系统等领域发挥着重要作用。
在信号处理中，通过对信号进行变换，可以实现信号的压缩、去噪、滤波等功能。
在通信系统中，互易定理可以用来分析系统的传输特性，优化系统性能，提高通信质量。
总的来说，可编程逻辑器件和互易定理在现代电子领域具有重要的意义。
它们为电路设计提供了强大的工具和方法，可以帮助工程师们更好地完成设计任务。
同时，它们也促进了电子技术的发展，推动了数字化社会的进步。
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第三章第一节
可编程数字系统设计中的几
按结构和工作原理不同，数字电路可分为两大类：组合 按结构和工作原理不同，数字电路可分为两大类： 逻辑电路和时序逻辑电路。 逻辑电路和时序逻辑电路。 组合逻辑电路的特点：组合逻辑电路是数字电路中最简 组合逻辑电路的特点： 单的一类逻辑电路，其特点是功能上无记忆， 单的一类逻辑电路，其特点是功能上无记忆，电路中不 包含存储单元，结构上无反馈。 包含存储单元，结构上无反馈。即电路任一时刻的输出 状态只决定于该时刻各输入状态的组合， 状态只决定于该时刻各输入状态的组合，而与电路的原 状态无关。 状态无关。
时序逻辑电路的设计进阶
时序逻辑电路
时序逻辑电路任一时刻的输出信号不仅 取决于当时的输入信号还取决于电路原 来的状态 常用的时序逻辑电路有： 常用的时序逻辑电路有： 计数器、移位寄存器、 计数器、移位寄存器、序列发生器等
同步时序电路
同步时序电路的存储器件为触发器， 同步时序电路的存储器件为触发器，且 触发器是在同一个时钟操作下工作的
组合逻辑 存储元件 存储元件 CLK
异步时序电路
异步时序电路的存储器件可以是触发器也可 以是延迟器件。 以是延迟器件。电路不需要统一的系统时钟
组合逻辑 存储元件 存储元件
在FPGA设计中采用同步时序电路 FPGA设计中采用同步时序电路
一般认为同步时序电路不存在竞争－ 一般认为同步时序电路不存在竞争－冒险现象 FPGA存在内部逻辑实现时延不确定性 存在内部逻辑实现时延不确定性， FPGA存在内部逻辑实现时延不确定性，所以用时 延关系要求苛刻的异步电路实现起来比较困难。 延关系要求苛刻的异步电路实现起来比较困难。 FPGA中具有丰富的触发器资源 中具有丰富的触发器资源、 FPGA中具有丰富的触发器资源、灵活低延时的多 时钟资源、三态的总线结构资源， 时钟资源、三态的总线结构资源，有利于同步电 路的设计
组合逻辑 存储元件 存储元件 CLK
组合逻辑电路特点及应用
组合逻辑电路任意时刻的输出只取决于 该时刻的输入， 该时刻的输入，于电路原来的状态无关 常用的组合逻辑电路有： 常用的组合逻辑电路有： 地址编码器、加法器、 地址编码器、加法器、多路选择器等
深入总结
当某一时刻同时有一个以上的信号发 生变化时容易产生毛刺 组合逻辑电路是会产生毛刺的