第4章 现场可编程逻辑器件的应用设计技术
可编程逻辑器件基本原理及其应用
总门电路数 5K-10K 50K-100K 1M-3M
时钟频率 40-100MHz 150-300MHz 250-400MHz
支持电压范围 1.2V-3.3V 1.2V-5V 1.2V-5V
功耗 10mW-1W 10mW-1W 50mW-10W
可编程逻辑器件的未来发展趋势
1 智能化
将可编程逻辑器件与蓝牙BLE、wifi、Zigbee等技术相结合，实现物联网新应用。
可编程逻辑器件基本原理 及其应用
逻辑器件是数字电路中的重要组成部分，可编程逻辑器件利用可编程技术替 代传统逻辑芯片相对单一的功能，能够实现更加高效的逻辑计算和更加灵活 的电路设计，并广泛应用于各个领域。
逻辑器件的基本概念和分类
晶体管技术
利用晶体管的开关特性组成逻 辑电路，是最常用的数字电路 设计。
2 高效能
采用新工艺和设计来实现更高的集成度和更高的频率。
3 节能
将低功耗模式、节能技术、能量管理等应用在可编程逻辑器件中，实现更可靠、更节能 的方案。
总结和结论
可编程逻辑器件是数字及模拟电路设计研究的重要方向之一，随着人工智能、 物联网等技术的不断发展，可编程逻辑器件将会快速地发展、应用和改变。
可编程逻辑器件的软件设计和硬件实现
软件设计
通过编写程序来控制逻辑器件的 输入和输出引脚的状态，实现逻 辑运算。
硬件实现
通过电路图设计和PCB制作，实 现使用逻辑器件的电路板。
组装测试
通过逻辑器件的串联，并经过测 试验证，实现电路板的完整性和 逻辑功能正确性。
常见的可编程逻辑器件的特点对比
器件 PLD CPLD FPGA
输出
输出引脚状态通过逻辑运算后得到最终的逻辑结果。
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。
可编程逻辑器件及应用 要件
可编程逻辑器件及应用要件可编程逻辑器件（Programmable Logic Devices，简称PLD）是一类能够根据用户需求重新配置其内部电路的集成电路器件。
它们可以实现逻辑功能的编程实现，具有灵活性高、可重构性强的特点。
本文将介绍可编程逻辑器件的基本原理及其在各个领域中的应用。
一、可编程逻辑器件的基本原理可编程逻辑器件是以可编程电路为基础的集成电路器件，它的内部包含了大量的可编程逻辑门电路和可编程互连电路。
它通过在器件内部存储器中存储逻辑功能表，再通过编程设备将用户设计的逻辑功能表下载到可编程逻辑器件中，从而实现逻辑功能的编程实现。
可编程逻辑器件通常由可编程逻辑阵列（Programmable Logic Array，简称PLA）和可编程互连阵列（Programmable Interconnect Array，简称PIA）组成。
可编程逻辑阵列由多个可编程逻辑门组成，可编程互连阵列则用于连接可编程逻辑阵列内的逻辑门。
用户可以通过编程设备将逻辑功能表下载到可编程逻辑器件中，从而实现特定的逻辑功能。
二、可编程逻辑器件的应用1. 数字逻辑电路设计可编程逻辑器件广泛应用于数字逻辑电路的设计中。
在数字电路中，可编程逻辑器件可以实现与、或、非等逻辑门的功能，可以根据用户需求进行编程配置，从而实现各种复杂的逻辑功能。
在数字系统的设计中，可编程逻辑器件可以有效地减少电路的复杂性，提高系统的可靠性和可维护性。
2. 通信设备可编程逻辑器件在通信设备中的应用也非常广泛。
例如，在通信网络中，可编程逻辑器件可以实现数据包的处理和路由功能，提高数据传输的效率和可靠性。
另外，可编程逻辑器件还可以用于网络安全的实现，通过编程配置可以对网络中的数据进行加密和解密，提高网络的安全性。
3. 工业自动化在工业自动化领域，可编程逻辑器件也扮演着重要的角色。
可编程逻辑器件可以用于控制系统的设计和实现，实现工业设备的自动化控制。
通过编程配置，可编程逻辑器件可以根据不同的输入信号产生相应的输出信号，从而实现对工业设备的控制和调节。
数字系统设计课件(自制)第4章
并口18-25是地线，其他线分成三类，8根数据线，可进行数据输出，5根状态线， 输入，四根控制线，输出。设置成JTAG口。
主系统通用 10针标准 配置/下载接口
PIN1
目标板10针标准 配置接口
OTP配置器件插座 配置器件插座 配置器件
将编程完毕的配置 器件插在相应的 电路系统上
4.2.4 PAL结构原理 结构原理
4.2 简单 简单PLD结构原理 结构原理
2.2.4 PAL结构原理 结构原理
4.2.5 GAL结构原理 结构原理
4.2 简单 简单PLD结构原理 结构原理
4.2.5 GAL结构原理 结构原理
（1）寄存器模式 ）
4.2 简单 简单PLD结构原理 结构原理
（2）复合模式 ） 1、组合输出双向口结构 、
2.5.2 JTAG边界扫描测试 边界扫描测试
4.5 硬件测试
4.5.2 JTAG边界扫描测试 边界扫描测试
4.6 PLD产品概述 产品概述
4.6.1 Lattice公司的 公司的PLD器件 公司的 器件
1. ispLSI系列器件 系列器件 2. MACHXO系列 系列 3. MACH4000系列 系列 4. LatticeSC FPGA系列 系列 5. LatticeECP3 FPGA系列 系列
其他PLD公司： 公司： 其他 公司 ACTEL公司： ACT1/2/3、40MX 公司： 公司 、 ATMEL公司：ATF1500AS系列、40MX 公司： 系列、 公司 系列 CYPRESS公司 公司 QUIKLOGIC公司 公司
SO MUCH IC！
FPGA CPLD
三大可编程逻辑器件公司样片
封装形式 20 脚 PL 、32 脚 TQFP CC 8 脚 PDIP、20 脚PLCC 8 脚 PDIP、20 脚PLCC 8 脚 PDIP、20 脚PLCC、32 脚TQFP 8 脚 PDIP、20 脚PLCC、32 脚TQFP 8 脚 PDIP、20 脚PLCC、32 脚TQFP
2023年大学_EDA技术与VHDL第二版(潘松著)课后习题答案下载
2023年EDA技术与VHDL第二版（潘松著）课后习题答案下载EDA技术与VHDL第二版（潘松著）课后答案下载第1章 EDA技术概述1.1 EDA技术及其发展1.1.1 EDA技术的发展1.1.2 EDA技术的涵义1.1.3 EDA技术的基本特征1.2 EDA技术的主要内容及主要的EDA厂商1.2.1 EDA技术的主要内容1.2.2 主要EDA厂商概述1.3 EDA技术实现目标1.3.1 超大规模可编程逻辑器件1.3.2 半定制或全定制ASIC1.3.3 混合ASIC1.4 EDA技术应用1.4.1 EDA技术应用形式1.4.2 EDA技术应用场合1.5 EDA技术的发展趋势1.5.1 可编程器件的发展趋势1.5.2 软件开发工具的发展趋势1.5.3 输入方式的发展趋势__小结思考题和习题第2章大规模可编程逻辑器件2.1 可编程逻辑器件概述2.1.1 PLD的'发展进程2.1.2 PLD的种类及分类方法2.2 简单可编程逻辑器件2.2.1 PLD电路的表示方法及有关符号 2.2.2 PROM基本结构2.2.3 PLA基本结构2.2.4 PAL基本结构2.2.5 GAL基本结构2.3 复杂可编程逻辑器件2.3.1 CPLD基本结构2.3.2 Altera公司器件2.4 现场可编程逻辑器件2.4.1 FPGA整体结构2.4.2 Xilinx公司FPGA器件2.5 在系统可编程逻辑器件2.5.1 ispLSl/pLSl的结构2.5.2 Lattice公司ispLSI系列器件 2.6 FPGA和CPLD的开发应用2.6.1 CPLD和FPGA的编程与配置2.6.2 FPGA和CPLD的性能比较2.6.3 FPGA和CPLD的应用选择__小结思考题和习题第3章 EDA设计流程与开发3.1 EDA设计流程3.1.1 设计输入3.1.2 综合3.1.3 适配3.1.4 时序仿真与功能仿真3.1.5 编程下载3.1.6 硬件测试3.2 ASIC及其设计流程3.2.1 ASIC设计方法3.2.2 一般的ASIC设计流程3.3 可编程逻辑器件的开发环境 3.4 硬件描述语言3.5 IP核__小结思考题和习题第4章硬件描述语言VHDL4.1 VHDL概述4.1.1 VHDL的发展历程4.1.2 VHDL的特点4.2 VHDL程序基本结构4.2.1 实体4.2.2 结构体4.2.3 库4.2.4 程序包4.2.5 配置4.3 VHDL基本要素4.3.1 文字规则4.3.2 数据对象4.3.3 数据类型4.3.4 运算操作符4.3.5 VHDL结构体描述方式 4.4 VHDL顺序语句4.4.1 赋值语句4.4.2 IF语句4.4.3 等待和断言语句4.4.4 cASE语句4.4.5 LOOP语句4.4.6 RETIARN语句4.4.7 过程调用语句4.4.8 REPORT语句4.5 VHDL并行语句4.5.1 进程语句4.5.2 块语句4.5.3 并行信号代人语句4.5.4 并行过程调用语句4.5.5 并行断言语句4.5.6 参数传递语句4.5.7 元件例化语句__小结思考题和习题第5章 QuartusⅡ软件及其应用5.1 基本设计流程5.1.1 建立工作库文件夹和编辑设计文件 5.1.2 创建工程5.1.3 编译前设计5.1.4 全程编译5.1.5 时序仿真5.1.6 应用RTL电路图观察器5.2 引脚设置和下载5.2.1 引脚锁定5.2.2 配置文件下载5.2.3 AS模式编程配置器件5.2.4 JTAG间接模式编程配置器件5.2.5 USBBlaster编程配置器件使用方法 __小结思考题和习题第6章 VHDL应用实例6.1 组合逻辑电路设计6.1.1 基本门电路设计6.1.2 译码器设计6.1.3 数据选择器设计6.1.4 三态门设计6.1.5 编码器设计6.1.6 数值比较器设计6.2 时序逻辑电路设计6.2.1 时钟信号和复位信号6.2.2 触发器设计6.2.3 寄存器和移位寄存器设计6.2.4 计数器设计6.2.5 存储器设计6.3 综合实例——数字秒表的设计__小结思考题和习题第7章状态机设计7.1 一般有限状态机7.1.1 数据类型定义语句7.1.2 为什么要使用状态机 7.1.3 一般有限状态机的设计 7.2 Moore型有限状态机设计 7.2.1 多进程有限状态机7.2.2 单进程有限状态机7.3 Mealy型有限状态机7.4 状态编码7.4.1 状态位直接输出型编码 7.4.2 顺序编码7.4.3 一位热码编码7.5 状态机处理__小结思考题和习题第8章 EDlA实验开发系统8.1 GW48型实验开发系统原理与应用8.1.1 系统性能及使用注意事项8.1.2 GW48系统主板结构与使用方法8.2 实验电路结构图8.2.1 实验电路信号资源符号图说明8.2.2 各实验电路结构图特点与适用范围简述8.3 GW48CK/GK/EK/PK2系统信号名与芯片引脚对照表 __小结思考题和习题第9章 EnA技术实验实验一：全加器的设计实验二：4位加减法器的设计实验三：基本D触发器的设计实验四：同步清零计数器的设计实验五：基本移位寄存器的设计串人/串出移位寄存器实验六：同步预置数串行输出移位寄存器的设计实验七：半整数分频器的设计实验八：音乐发生器的设计实验九：交通灯控制器的设计实验十：数字时钟的设计EDA技术与VHDL第二版（潘松著）：内容简介《EDA技术与VHDL》主要内容有Altera公司可编程器件及器件的选用、QuartusⅡ开发工具的使用;VHDL硬件描述语言及丰富的数字电路和电子数字系统EDA设计实例。
可编程逻辑器件及应用 技法
可编程逻辑器件及应用技法一、可编程逻辑器件的概念及种类可编程逻辑器件（Programmable Logic Device，PLD）是一种可以根据用户需要进行编程的数字电路。
它由固定数量的逻辑单元、输入/输出端口和可编程互连网络组成。
根据其结构和功能特点，可编程逻辑器件主要分为三类：可编程门阵列（Programmable Array Logic，PAL）、可编程逻辑阵列（Programmable Logic Array，PLA）和复杂可编程逻辑器件（Complex Programmable Logic Device，CPLD）。
1. 可编程门阵列（PAL）可编程门阵列是最早出现的一种PLD。
它由一个或多个输入端口、一个或多个输出端口以及一组与这些输入输出端口相连的逻辑门组成。
PAL中每个逻辑门都有一个开关控制其是否参与运算。
PAL可以通过改变开关状态来改变电路功能。
2. 可编程逻辑阵列（PLA）可编程逻辑阵列是在PAL的基础上发展起来的。
与PAL不同的是，PLA中每个逻辑门都有两个开关控制其是否参与运算。
这样就可以实现更加复杂的电路功能。
3. 复杂可编程逻辑器件（CPLD）复杂可编程逻辑器件是一种集成度更高、功能更强大的PLD。
它由多个可编程逻辑单元（Programmable Logic Block，PLB）组成，每个PLB包含多个可编程逻辑门、输入/输出端口和可编程互连网络。
CPLD可以实现更加复杂的电路功能，并且具有更高的速度和密度。
二、可编程逻辑器件的应用1. 数字电路设计可编程逻辑器件可以根据用户需要进行编程，因此在数字电路设计中得到了广泛应用。
例如，可以使用PAL或PLA来实现简单的逻辑功能，使用CPLD来实现复杂的电路功能。
2. 通信系统通信系统中需要对数据进行处理和传输，因此需要大量的数字电路。
可编程逻辑器件可以根据通信系统的需求进行编程，从而实现各种不同的数据处理和传输功能。
3. 控制系统控制系统中需要对各种参数进行测量和控制。
可编程逻辑器件原理及应用
可编程逻辑器件原理及应用可编程逻辑器件（Programmable Logic Device，PLD）是一种集成电路器件，具有可编程的逻辑功能。
它是利用可编程技术，通过配置器件内部的连接关系来实现特定的逻辑功能，从而可以满足各种不同的应用需求。
可编程逻辑器件原理是基于门电路的基本原理。
一般来说，可编程逻辑器件由与门、或门、非门等基本逻辑门电路构成，通过将这些基本逻辑门电路互连起来，可以实现复杂的逻辑功能。
可编程逻辑器件内部的互连关系可以通过编程来设定，从而达到实现特定逻辑功能的目的。
PLD的应用非常广泛。
首先，它可以用于数字电路的设计。
在数字系统的设计中，PLD可以实现各种逻辑功能，如加法器、减法器、乘法器、除法器等。
此外，PLD还可以用于编写状态机、分频电路等。
其次，PLD也可以应用于通信系统中。
在通信系统中，PLD可以实现各种调制解调器、编码解码器、协议转换器等功能。
另外，PLD还被广泛应用于控制系统和嵌入式系统中。
在控制系统中，PLD可以实现各种逻辑控制和决策功能。
在嵌入式系统中，PLD可以用来处理各种输入输出信号，实现数据的转换和处理等。
PLD具有以下特点：首先，PLD可以根据需要进行编程，以实现特定的逻辑功能，具有较高的灵活性。
其次，PLD具有较高的可重复使用性。
由于PLD是可编程的，可以进行重用，并且可以通过修改内部的互连关系和编程来实现新的需求。
再次，PLD具有较高的性能。
与固定逻辑函数相比，PLD可以实现更高的速度和更低的功耗。
此外，PLD可以同时实现多个逻辑函数，从而提高整个系统的性能。
最后，PLD较容易进行测试和调试。
由于PLD可以随时进行编程和修改，可以在系统测试和调试时方便地进行修改和调整。
总结来说，可编程逻辑器件是一种利用可编程技术实现特定逻辑功能的集成电路。
它在数字电路设计、通信系统、控制系统和嵌入式系统等领域具有广泛的应用。
PLD具有灵活性高、可重复使用性好、性能高和易于测试和调试等特点。
可编程逻辑器件的应用与开发
可编程逻辑器件的应用与开发可编程逻辑器件（PLD）是一种集成电路设备，可以用于实现逻辑逻辑功能、存储数据和执行控制任务。
PLD 的应用范围广泛，并在许多领域发挥着重要作用。
本文将介绍 PLD 的基本概念，探讨其应用和开发过程。
一、PLD 的基本概念1.1 什么是可编程逻辑器件？可编程逻辑器件是一种电子器件，具有可配置的逻辑功能。
其内部包含了一系列逻辑门和存储器单元。
PLD 具有很高的可编程性，可以根据用户的需求进行逻辑设计和功能定义。
1.2 PLD 的分类主要有可编程逻辑阵列（PLA）、可编程阵列逻辑器件（PAL）、复杂可编程逻辑器件（CPLD）和可编程门阵列（PGA）等。
二、PLD 的应用2.1 数字电子设备PLD 用于设计和实现数字电子设备，如计算机、摄像机、音频设备、显示器等。
通过配置 PLD 的逻辑功能，可以实现不同的数字信号处理和控制任务。
2.2 通信系统PLD 可以用于设计和开发各种通信系统，如网络路由器、无线通信设备、调制解调器等。
通过调整 PLD 的配置和逻辑功能，可以满足不同通信标准和协议的要求。
2.3 工业自动化PLD 在工业自动化领域也得到广泛应用。
它可以用于控制和监测各种工业设备，如机器人、生产线、传感器等。
PLD 的可编程性和灵活性使得工业自动化系统更加高效和可靠。
2.4 医疗设备PLD 可以用于设计和制造各种医疗设备，如心脏起搏器、医学成像设备等。
通过编程 PLD 的逻辑功能，可以实现不同的医疗检测和治疗任务。
三、PLD 的开发过程3.1 硬件描述语言PLD 的开发通常使用硬件描述语言（HDL），如VHDL（Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）或者Verilog。
这些语言允许工程师以一种类似于编程的方式来描述PLD的逻辑功能。
3.2 设计与仿真在 PLD 开发过程中，首先需要进行设计和仿真。
《可编程逻辑器件开发与应用》课程标准
《可编程逻辑器件开发与应用》课程标准可编程逻辑器件开发与应用课程标准1. 课程背景可编程逻辑器件（PLD）作为现代数字电路设计的重要组成部分，具有高度可编程性和灵活性，广泛应用于各种电子设备和系统中。
为了满足市场对于专业人才的需求，本课程旨在培养学生对于可编程逻辑器件的开发与应用的能力。
2. 课程目标该课程的主要目标是使学生掌握以下能力：- 了解可编程逻辑器件的基本原理和特性；- 掌握可编程逻辑器件的开发流程和工具；- 研究使用HDL语言进行可编程逻辑器件设计；- 掌握PLD的应用场景和相关技术。
3. 课程内容3.1 可编程逻辑器件基础知识- 可编程逻辑器件的概述- 可编程逻辑器件的分类和特点- 可编程逻辑器件与固定逻辑器件的比较3.2 可编程逻辑器件开发流程- 可编程逻辑器件开发的步骤和流程- 可编程逻辑器件开发工具的介绍和应用3.3 HDL语言设计- HDL语言的基本概念和语法- HDL语言在可编程逻辑器件设计中的应用- HDL语言的仿真和验证3.4 可编程逻辑器件应用案例- 可编程逻辑器件在数字电路设计中的应用- 可编程逻辑器件在嵌入式系统设计中的应用- 可编程逻辑器件在通信系统设计中的应用4. 评估方式为了全面评估学生对于可编程逻辑器件开发与应用的掌握程度，本课程将采用以下评估方式：- 课堂作业：包括理论问题和实践操作；- 实验报告：根据实验项目的要求撰写实验报告；- 期末考试：综合考核学生的知识理解和应用能力。
5. 参考教材- 《可编程逻辑器件设计与应用》, 许伟伟, 清华大学出版社, 2015.- 《数字电路与逻辑设计》, 林东波, 电子工业出版社, 2017.6. 授课方式- 本课程采用面授的方式进行教学；- 鼓励学生参与互动，提问和解答问题；- 提供实践操作和实验项目，加强学生的实际能力。
7. 授课大纲请参考附件中的《可编程逻辑器件开发与应用课程大纲》。
以上为《可编程逻辑器件开发与应用》课程标准的初步内容，希望能够为学生提供系统和全面的知识培训，培养其在可编程逻辑器件领域的专业能力与创新思维。
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。
可编程逻辑器件基本原理与应用
可编程逻辑器件基本原理与应用可编程逻辑器件（Programmable Logic Device，PLD）是一类具有可编程功能的数字逻辑器件，广泛应用于数字电路设计、逻辑控制以及嵌入式系统等领域。
本文将介绍可编程逻辑器件的基本原理和应用。
一、可编程逻辑器件的原理可编程逻辑器件的原理基于可编程逻辑阵列（Programmable Logic Array，PLA）或可编程阵列逻辑（Programmable Array Logic，PAL）的结构。
这些器件内部包含一系列的逻辑门、寄存器和触发器等电路，并通过可编程的开关网络使其能够按照用户的需求进行逻辑功能的配置。
1. 可编程逻辑阵列（PLA）可编程逻辑阵列是一种基本的可编程逻辑器件，它由与门阵列（AND Array）和或门阵列（OR Array）组成。
与门阵列负责实现逻辑运算中的“与”操作，或门阵列则实现“或”操作。
用户可以通过编程把与门阵列和或门阵列中的开关配置成所需的逻辑功能，实现不同的数字逻辑电路。
2. 可编程阵列逻辑（PAL）可编程阵列逻辑是另一种常见的可编程逻辑器件，它结合了与门阵列和或门阵列的功能，使得逻辑功能更加灵活。
PAL内部的与门阵列负责实现与操作，而或门阵列负责实现或操作，通过编程配置这些开关，可以实现多种逻辑功能的组合。
二、可编程逻辑器件的应用可编程逻辑器件在数字电路设计和系统控制中有着广泛的应用，以下列举几个常见的应用领域：1. 数字电路设计可编程逻辑器件可以用于设计各种数字逻辑电路，如组合逻辑电路和时序逻辑电路。
它们可以实现逻辑门、寄存器、计数器、状态机等元件的功能，并且灵活可编程，便于设计和测试。
2. 逻辑控制可编程逻辑器件可以用于设备的逻辑控制，如自动化生产线、工业控制系统等。
通过编程配置逻辑功能，可以实现对设备的自动控制和处理。
3. 嵌入式系统可编程逻辑器件在嵌入式系统中的应用越来越广泛。
它们可以作为嵌入式系统的核心部件，负责数据处理、信号转换等功能。
第4章 可编程逻辑器件应用
DSP与FPGA
22
FPGA在各类系统中的应用
DSP与FPGA
23
FPGA在嵌入式系统中的应用
Xlinx-ISE开发套件
(1)ISE Foundation：集成开发工具。包括逻辑设计所需的一切，具有简易的内 置工具和向导，使I/O分配、功耗分析、HDL仿真等变得容易而直观。 (2)EDK：嵌入式开发套件。包括嵌入式硬件平台开发工具、嵌入式软件开发工具 、嵌入式IBM PowerPC硬核、Xilinx MicroBlaze软核、技术文档和IP。
工程结构区 硬件系统区
XPS套件
控制台窗口
XILINX Platform Studio(XPS)图形界面
29
FPGA在嵌入式系统中的应用
工程结构区 代码输入区
SDK套件
Software Development Kit(SDK)图形界面
控制台输出
30
FPGA在嵌入式系统中的应用
Xilinx处理器
31
10
嵌入式系统概述
设计流程
11
可编程逻辑器件应用
1
嵌入式系统概述
2
3
FPGA系统开发环境
FPGA在各类系统中的应用
12
FPGA系统设计环境
13
FPGA系统设计环境
系统级开发环境
14
FPGA系统设计环境
软硬件开发环境
15
FPGA系统设计环境
调试测试环境
16
FPGA系统设计环境
片上调试
17
FPGA在嵌入式系统中的应用
MicroBlaze处理器
XILINX开发的嵌入式处理器软核，32位优化结构，开发XILINX的FPGA的嵌 入式工程，符合IBM CoreConnect标准，能够与PPC405系统无缝连接。 在Spartan3中，它只占用400个Slice资源，相当于10万门FPGA容量的1/3，市 场价仅为10美元，非常适合消费类嵌入式产品的应用需求。
可编程逻辑器件及应用 课程表
可编程逻辑器件及应用课程表可编程逻辑器件（Programmable Logic Devices，简称PLD）是一类可以根据用户需求进行编程的集成电路器件。
它们具有高度的灵活性和可配置性，可以用于实现各种数字逻辑电路功能。
PLD包括可编程逻辑阵列（Programmable Logic Array，简称PLA）、可编程阵列逻辑器件（Programmable Array Logic，简称PAL）、可编程门阵列（Programmable Gate Array，简称PGA）以及现代的复杂可编程逻辑器件（Complex Programmable Logic Device，简称CPLD）和现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array，简称FPGA）等。
PLD具有广泛的应用领域。
首先，在数字电路设计中，PLD可以代替传统的离散逻辑电路，并且更加方便、高效。
它们可以用于设计各种数字系统，如计算机、通信设备、嵌入式系统等。
其次，在自动化控制系统中，PLD可以用于控制逻辑的实现，如逻辑控制器（PLC）等。
此外，PLD还可以用于数字信号处理（DSP）、图像处理、音频处理、数字滤波器以及各种加密算法等领域。
对于学习者而言，学习PLD具有很大的意义。
通过学习PLD，学生可以了解数字电路的基本原理和设计方法，培养逻辑思维能力和创新意识。
此外，PLD的应用广泛，掌握PLD编程技术可以提高就业竞争力，为未来的职业发展打下坚实的基础。
以下是一个基本的PLD课程表，供学习者参考：1. 数字电路基础：学习数字电路的基本概念、逻辑门电路、布尔代数和逻辑函数等知识。
2. 可编程逻辑器件概述：介绍PLD的基本结构、分类及其特点，包括PLA、PAL、PGA、CPLD和FPGA等。
3. 编程语言：学习PLD编程所需的硬件描述语言，如VHDL（VHSIC Hardware Description Language）或Verilog等。
可编程逻辑器件设计及应用实验报告
可编程逻辑器件设计及应用实验报告本文是一份关于可编程逻辑器件设计及应用实验报告的文档，旨在介绍可编程逻辑器件(PLD)的原理、设计方法和应用实验。
一、PLD的原理和分类可编程逻辑器件(PLD)是一种数字电路器件，是一种能够配置自定义逻辑电路的器件。
它由可编程逻辑数组(PLA)和可编程输入和可编程输出的I/O的一个组合而成。
PLA是逻辑电路的基本部件。
PLA可以对使用的逻辑类型进行编程，以及透明地传输引脚。
PLD一般分为三大类:可编程数组逻辑器件(PAL)，可编程逻辑阵列器件(PLA)和复杂可编程逻辑器件(CPLD)。
1.PALPAL是PLD的第一代产品。
PAL的原理是使用一组固定的OR门和一组可编程的AND门。
PAL需要使用一个和与逻辑表格显示器一起工作的编程器。
PAL由于自身设计的限制，在设计复杂的电路时存在很大的局限性。
2.PLAPLA是PLD的第二代产品。
PLA利用可编程的AND和OR 逻辑门对电路进行编程。
PLA的编程方式是将逻辑等式写在内部RAM中，这些逻辑等式是由双路维护电路输入的状态计算出来的。
PLA的通常的坏处是输入功率较高，在大多数电路设计中，PLA会消耗很大的功率。
3.CPLDCPLD是由PLA发展而来的，它是PLA的第三代产品。
CPLD 采用了浮动门架设计的晶体管，可以代替PLA中的PAL、GAL。
CPLD模块包括可编程集成电路和高速D触发器，它们可以优化PLA架构以执行信号编码、处理和控制任务。
二、PLD的设计方法1.设计流程PLD的设计方法主要分为以下几个部分:(1)电路分析:这是设计PLD电路的第一个步骤。
在这个步骤中，我们需要分析系统要完成的任务，并确定使用器件的类型。
(2)设计逻辑:在逻辑设计过程中，需要查看各种器件数据表以获取逻辑门的定制设置。
(3)编程:编程是根据设计逻辑对PLD进行编程的过程。
(4)仿真:仿真可以用于在实际硬件上测试电路的正确性和性能。
(5)验证:验证是确保电路可以在计划的时间内完成任务的过程。
可编程逻辑器件的应用和发展
可编程逻辑器件的应用和发展可编程逻辑器件（Programmable Logic Devices，简称PLD）是一种能实现数字电路功能的集成电路器件，适用于逻辑功能的实现和编程逻辑控制。
它具有灵活性、可编程性强、可重复使用等特点，广泛应用于计算机、通讯、工业控制、仪器仪表、军事等领域。
本文将对可编程逻辑器件的应用和发展进行详细介绍。
首先，可编程逻辑器件的应用范围很广。
它可以应用于逻辑电路的设计和实现，如组合逻辑电路和时序逻辑电路等。
通过编程和配置，可以实现各种逻辑门电路、计数器、寄存器、状态机等数字电路功能。
在计算机领域，可编程逻辑器件担当着关键的角色，例如，用于处理器内的微操作逻辑、总线控制逻辑、存储器控制逻辑等。
此外，可编程逻辑器件也广泛应用于通讯系统中的解调器、编码器、译码器、误码纠正等关键模块的设计和实现。
在工业控制领域，可编程逻辑器件被用于自动化控制系统和设备，实现各种控制逻辑和信号处理功能。
另外，可编程逻辑器件还用于仪器仪表设备的数据处理和信号处理，如多功能测试仪和模拟转数字转换器等。
在军事领域，可编程逻辑器件被用于雷达系统、导航系统、通信系统等的设计和开发。
随着技术的不断进步和需求的增加，可编程逻辑器件在性能和功能上也在不断改进和升级。
发展自20世纪70年代以来，经历了几个阶段的演进。
最早出现的是可编程逻辑阵列（PLA）和可编程逻辑阵列器件（PAL），它们可以满足基本的逻辑功能。
然后，随着可编程逻辑器件的复杂度的增加，出现了复杂可编程逻辑器件（CPLD），它结合了可编程逻辑阵列和可编程互连器件的优点，具有更高的逻辑门和触发器规模，适用于更复杂的逻辑功能实现。
最后，出现了可编程门阵列（PGA）和现场可编程门阵列（FPGA），它们具有更高的逻辑门规模和更灵活的互连方式，适用于高密度、高复杂度的数字电路设计和实现。
在新的技术和应用的推动下，可编程逻辑器件也在不断演变和创新。
目前，可编程逻辑器件的发展主要体现在如下几个方面。
可编程逻辑器件原理与应用
可编程逻辑器件原理与应用一、概述可编程逻辑器件（Programmable Logic Device，PLD）是一种集成电路芯片，可根据用户需求通过编程实现不同的逻辑功能。
它具有灵活性高、设计周期短、制造成本低等优点，在数字电路系统中得到广泛应用。
二、PLD的分类根据其内部结构和编程方式，PLD可以分为以下几类：1. 可编程逻辑阵列（Programmable Logic Array，PLA）：由与门阵列和或门阵列组成，通过外部连接器与输入/输出引脚相连。
它的优点是可实现复杂的布尔函数，但缺点是输入/输出端口数量有限。
2. 可编程数组逻辑器件（Programmable Array Logic，PAL）：由与门阵列和或非门阵列组成，通过外部连接器与输入/输出引脚相连。
它比PLA多了一个或非门阵列，在某些情况下可节省芯片面积。
3. 可编程逻辑器件（Programmable Logic Device，PLD）：由可编程逻辑阵列和可编程中间逻辑组成，通过外部连接器与输入/输出引脚相连。
它比PAL多了一个中间逻辑模块，在某些情况下可实现更复杂的逻辑功能。
4. 可编程门阵列（Programmable Gate Array，PGA）：由可编程的基本逻辑单元（如与非门、或非门等）组成，通过内部连接器和可编程交叉点与输入/输出引脚相连。
它具有灵活性高、速度快等优点，但设计难度较大。
5. 现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array，FPGA）：由大量可编程的基本逻辑单元和内部互联网络组成，通过输入/输出引脚与外部设备相连。
它具有灵活性高、速度快、资源丰富等优点，在现代数字电路系统中得到广泛应用。
三、PLD的原理PLD的原理可以简单概括为：通过编程改变芯片内部的互联关系，实现不同的逻辑功能。
其具体实现过程如下：1. 设计逻辑电路图：根据需求设计所需的逻辑电路图，包括输入端口、输出端口和中间逻辑模块等。
电子设计中的可编程逻辑器件应用
在无人机控制系统设计中，可编程逻辑器件 能够提供Байду номын сангаас活的硬件配置和控制算法，使得 系统能够适应不同的飞行场景和任务需求。
可编程逻辑器件在无人机控制系统 设计中具有高集成度、高性能和低 功耗等优点，能够提高无人机的可 靠性和稳定性。
工业自动化控制系统设计
工业自动化控制系统是可编程逻辑器件的一个重要应用领域。通过使用可编程逻辑器件，工业自动化 控制系统能够实现高效、稳定的自动化生产和管理。
PLD可以用于实现自动化控制系统的逻辑控制、顺序控制、运动控制等功能，提 高生产过程的效率和精度。
Part
03
可编程逻辑器件的优势与局限 性
灵活性高
可编程逻辑器件可以通过编程实现各种逻辑功能，因此具有 很高的灵活性，能够适应不同的设计需求。
由于其灵活性，可编程逻辑器件在电子设计中成为一种重要 的解决方案，特别是在需要快速原型设计和产品迭代的情况 下。
通信系统是指实现信息传输的系统， 可编程逻辑器件在通信系统设计中也 有广泛的应用。
PLD可以用于实现通信协议的编解码 、调制解调、信号处理等功能，提高 通信系统的传输效率和可靠性。
自动化控制系统设计
自动化控制系统是指实现自动化生产过程的控制系统，可编程逻辑器件在自动化 控制系统设计中也有重要的应用。
在数字信号处理芯片设计中，可编程逻辑器件能够提供灵活的硬件配置，使得芯片 能够适应不同的信号处理算法和数据处理需求。
可编程逻辑器件在数字信号处理芯片设计中具有高集成度、高性能和低功耗等优点 ，能够提高芯片的可靠性和稳定性。
智能家居控制系统设计
智能家居控制系统是可编程逻辑器件的另一个重要应用领 域。通过使用可编程逻辑器件，智能家居控制系统能够实 现智能化、高效化的家居设备控制和管理。
可编程逻辑器件及应用 实验法
可编程逻辑器件及应用实验法一、可编程逻辑器件的概念可编程逻辑器件（Programmable Logic Device，简称PLD）是一种集成电路芯片，可以通过编程实现不同的逻辑功能。
PLD可以通过改变内部连接方式和电路结构来实现不同的功能，因此具有高度的灵活性和可重构性。
常见的PLD包括可编程逻辑阵列（Programmable Logic Array，简称PLA）、可编程数组逻辑器件（Programmable Array Logic，简称PAL）和复杂可编程逻辑器件（Complex Programmable Logic Device，简称CPLD）等。
二、PLD的应用领域1、数字电路设计数字电路设计是PLD最主要的应用领域之一。
由于PLD具有高度灵活性和可重构性，因此可以根据需要定制不同功能的数字电路。
常见的数字电路包括计数器、寄存器、多路选择器等。
2、通信系统在通信系统中，需要对数据进行处理和转换。
使用PLD可以实现各种通信协议和接口标准，如UART、SPI、I2C等。
3、工业控制系统工业控制系统需要对各种传感器信号进行处理，并根据需要控制执行机构。
使用PLD可以实现各种控制算法和控制策略，如PID控制、模糊控制等。
4、嵌入式系统嵌入式系统是指将计算机技术应用于各种电子设备中，如手机、数码相机、电视机等。
使用PLD可以实现各种嵌入式系统的功能，如图像处理、语音识别等。
三、PLD实验法1、实验目的了解PLD的基本原理和应用领域，学习PLD编程方法和调试技巧。
2、实验器材（1）PLD芯片：常见的PLD芯片有ATF16V8B和ATF22V10C等。
（2）编程器：常见的编程器有TL866II Plus和G540等。
（3）开发板：常见的开发板有Altera Cyclone IV GX Starter Kit和Xilinx Spartan-6 FPGA SP601等。
3、实验步骤（1）选择合适的PLD芯片，并将其插入编程器中。
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。
可编程逻辑器件
可编程逻辑器件1. 引言可编程逻辑器件（PLD）是一种集成电路芯片，具有可编程逻辑和存储功能。
它能够根据用户的需求和特定的逻辑功能进行编程，并实现电路和逻辑功能的实现。
PLD在计算机和电子领域具有广泛的应用，如数字逻辑设计、自动控制系统、通信系统等。
本文将介绍可编程逻辑器件的基本原理、应用以及未来的发展趋势。
2. 可编程逻辑器件的分类根据可编程逻辑器件的不同结构和编程方式，可以将其分为以下几类：2.1 可编程逻辑阵列（PLA）可编程逻辑阵列是最早出现的可编程逻辑器件之一。
它由与非门、或非门和与非门组成，并且每个门都可以通过编程电路连接或断开。
PLA的编程方式是通过将引脚与晶体管交叉连接来实现，从而实现特定的逻辑功能。
2.2 可编程数组逻辑器件（PAL）可编程数组逻辑器件是一种常见的可编程逻辑器件。
它由程序控制逻辑（PCL）和逻辑阵列（LA）组成。
PCL用于将输入信号和编程线信号转换为逻辑阵列中的选择信号，从而实现特定的逻辑功能。
2.3 可编程逻辑阵列和可编程互连器件（PLD）可编程逻辑阵列和可编程互连器件（PLD）是一种通用的可编程逻辑器件。
它由可编程逻辑阵列、可编程互连矩阵和输入/输出功能单元组成。
PLD可以通过编程将逻辑功能和输入/输出信号连接起来，实现特定的逻辑功能。
PLD在可编程逻辑器件中具有更大的灵活性和可扩展性。
3. 可编程逻辑器件的原理和工作方式可编程逻辑器件的工作原理是将逻辑功能用布尔代数的形式描述，并编写一个与之对应的逻辑方程。
通过对逻辑方程进行编程，将输入信号与逻辑方程中的变量相连接，从而实现特定的逻辑功能。
对于PLA和PAL这类可编程逻辑器件，由于它们的结构比较简单，编程方式主要是通过某种特定形式的编码方式来实现。
而对于PLD这种通用的可编程逻辑器件，由于其结构较为复杂，编程方式则更加灵活。
可以通过硬件编程语言（如VHDL）或可视化编程工具进行编程，使得逻辑功能的实现更加方便和灵活。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第4章 现场可编程逻辑器件的应用设计技术
3) 用户定义子类型 SUBTYPE 子类型名 IS 数据类型名［范围］ 例： SUBTYPE digit is INTEGER RANGE 0 TO 9 （子类型digit为整数的0～9范围）
第4章 现场可编程逻辑器件的应用设计技术
4) 数据类型转换 数据类型的变换函数通常由“STD_LOGIC_1164”、 “STD_LOGIC_ARITH”、 “STD_LOGIC_UNSIGNED” 的程序包等提供。 例如： SIGNAL a: BIT_VECTOR(11 DOWNTO 0) SIGNAL b: STD_LOGIC_VECTOR(11 DOWNTO 0)
第4章 现场可编程逻辑器件的应用设计技术
数据对象的定义格式如下。 信号定义： SIGNAL信号名： 数据类型， 约束条件， 表达式 变量定义： VARIABLE变量名： 数据类型， 约束条件:=表达式 常量定义： CONSTANT常量名： 数据类型， 约束条件:=表达式 例如： SIGNAL a: BIT_VECTOR(11 DOWNTO 0) VARIABLE count:INTEGER RANGE 0 TO 255:=10 CONSTANT Daly:Time:=100ns
第4章 现场可编程逻辑器件的应用设计技术
ENTITY example IS PORT(a， b： IN BIT； c， d： OUT BIT)； END example； ARCHITECTURE example OF example IS BEGIN BLK:BLOCK PORT( a， b： IN BIT; c， d： OUT BIT)； PORTMAP(a， b， c， d)；
第4章 现场可编程逻辑器件的应用设计技术
变量——变量是程序运算中的中间量， 并不对应电 路中的物理量。 变量说明局部量， 用于进程语句 （Process）、 函数（Function）和过程（Procedure）。 常量——常量也不对应电路中的物理量， 但常量可以说 明全局量。 常量在构造体（Architecture）、 实体 （Entity）、 程序包（Package）、 进程语句 （Process）、 函数（Function）和过程（Procedure） 中均可使用。
第4章 现场可编程逻辑器件的应用设计技术
BEGIN Pro1： PROCESS(a， b) IS BEGIN c<=a AND b； END Pro1； Pro2： PROCESS(a， b) IS BEGIN d<=a OR b； END Pro2； END BLOCK BLK； END example；
第4章 现场可编程逻辑器件的应用设计技术
3) 子程序（SUBPROGRAMS）结构 子 程 序 （ SUBPROGRAMS ） 结 构 主 要 包 括 过 程 （Procedure）和函数（Function）。 函数与过程被广 泛用于数值计算、 类型转换、 运算符重载或设计元件 的高层次设计以及面向综合的设计之中。 通常函数是 用来产生一个值， 而过程却是用来定义一个算法。 两 者的主要区别在于：
1. 实体（Entity） 实体主要由实体说明和构造体组成。 实体说明描 述电路的外部特征; 构造体描述的是电路内部的逻辑。 (1) 实体说明主要包括: ·类属参数说明; ·端口说明。
第4章 现场可编程逻辑器件的应用设计技术
(2) 构造体主要包括: ·名称命名; ·定义语句; ·并行处理语句等。 定义语句是对其内部使用的信号、 常数、 数据类 型、 函数定义。 设计实体与其实体说明、 构造体的关系如图4 - 2 所示。
第4章 现场可编程逻辑器件的应用设计技术
① 函数具有一个返回值， 而过程可以产生多个值 或不产生值; ② 函数的形式参数仅限定为In方式， 而过程中的 形式参数可以是In、 Out或Inout; ③ 在过程中允许使用wait语句或顺序赋值语句， 而函数中则不允许。 （1） 函数 函数的功能是： 输入若干参数求得一个 返回值作为函数的输出。 定义一个函数需分别定义该 函数的外观和功能。
第4章 现场可编程逻辑器件的应用设计技术
·扩展标识符的两个反斜杠之间可以用数字打头。 如： \1adder\， \44counter\ ·扩展标识符中允许多个下划线相连。 如： \adder——counter\ ·同名的扩展标识符和短标识符不表示同一名称。 如： \adder\和adder不相同。 ·扩展标识符中如果含有一个反斜杠， 可以两个反斜杠来 代替。 如： \adder\\counter\表示的扩展标识符名称为adder\counter。 扩展标识符规则使得VHDL中的标识符的定义更加自由。
第4章 现场可编程逻辑器件的应用设计技术
2. 数据类型 VHDL语言是强类型语言， 它的数据类型一般可 分为标量类型和组合类型， 在实际使用中， 也可分成 预定义类型和用户定义类型。 主要可按如下分类和变 换处理。 1) 标准数据类型 ① 整数; ② 实数（浮点数; -1.0E+38~+1.0E38); ③ 位(bit; 0, 1）; ④ 位矢量; ⑤ 布尔量(“假”， “真”);⑥ 字符（ASCII字符）；
第4章 现场可编程逻辑器件的应用设计技术
1） 短标识符 VHDL ’87中的短标识符遵循以下命名规则。 ·有效字符包括： 英 文 字 母 (‘a’~‘z’ ， ‘A’~‘Z’)、 数字(‘0’~‘9’)和下划线(‘_’)； ·必须以英文字母打头； ·下划线(‘_’)的前后都必须有英文字母或者数字； ·不区分大小写。 在VHDL设计中， 应该注意在定义短标识符时， 避开使用VHDL中的保留字。 这些保留字如下:
第4章 现场可编程逻辑器件的应用设计技术
a<=X"A8" b<=X"A8"
十六进制值可赋予位矢量 语法错， 十六进制不能赋予.STD 矢量
b<=TO_STDLOGICVECTOR(X"AF7") b<=TO_STDLOGICVECTOR(O"5177") 八进制变换 b<=TO_STDLOGICVECTCR(B"1010_1111_0111") 表 4 - 1 中给出了一些典型的类型变换函数。
第4章 现场可编程逻辑器件的应用设计技术
第4章 现场可编程逻辑器件的应用设计技术 章
4.1 VHDL硬件描述语言与编程原理 硬件描述语言与编程原理 4.2 集成化 集成化FPGA应用设计管理平台和设计流程 应用设计管理平台和设计流程 4.3 基于 基于Actel FPGA数字系统现场集成方法 数字系统现场集成方法 4.4 设计输入方法 4.5 设计综合方法 4.6 设计实现方法 4.7 功能仿真与时序仿真 4.8 数据下载与设计校验方法
第4章 现场可编程逻辑器件的应用设计技术
第4章 现场可编程逻辑器件的应用设计技术
第4章 现场可编程逻辑器件的应用设计技术
2） 扩展标识符 VHDL ’93中对标识符进行了扩展， 扩展后的标识符遵 循以下语法规则。 ·扩展标识符用反斜杠来分隔。 如： \adder\， \begin_add\ ·扩展标识符允许包含图形符号及空格等。 如： \counter&adder\， \entity%end\ ·扩展标识符的两个反斜杠之间可以用保留字。 如： \entity\， \architecture\
第4章 现场可编程逻辑器件的应用设计技术
表 4 - 1 典型的类型变换函数
第4章 现场可编程逻辑器件的应用设计技术
表4 - 2 VHDL中的运算符的优先级
第4章 现场可编程逻辑器件的应用设计技术
例如， 并置运算符的使用： tmp_b<=b AND (en&en&en&en) y <= a & tmp_b 第一个语句表示b的4位位矢量由en进行选择, 得到 一个4位位矢量输出; 第二个语句表示4位位矢量a和4位位矢量b再次连 接（并置）, 构成8位的位矢量y输出。 图4 - 1所示为并置运算符操作的电路示意。
第4章 现场可编程逻辑器件的应用设计技术
⑦ 时间; ⑧ 错误等级; ⑨ 自然数（大于等于0的整 数）; 10 字符串（字符矢量）。 2) 用户定义的数据类型 TYPE 数据类型名 {数据类型名} 数据类型定义 ① 枚举类型; ② 整数类型; ③ 实数类型; ④ 数组类型; ⑤ 存取类型; ⑥ 文件类型; ⑦ 记录类型; ⑧ 时间类型。
第4章 现场可编程逻辑器件的应用设计技术
en b(0)
y(0)
b(1)
y(1)
a(0) a(1) a(2)
y(4) y(5) y(6) y(7)
b(2)
y(2)
b(3)
y(3)
a(3)
图 4 - 1 并置运算符操作
第4章 现场可编程逻辑器件的应用设计技术
4. 标识符 和其他编程语言一样， VHDL语言也是由各种语 法单位构成的， 如常量。 变量、 进程、 函数等。 要 在程序中创建和使用这些语法单位， 首先要了解标识 符的命名规则和使用方法。 标识符的基本作用就是给 VHDL VHDL中的语法单位起一个独特的名字， 以区别于其 它的语法单位。 在VHDL ’87中有关标识符的语法规 范被VHDL ’93全部接受并加以扩展。 下面分别介绍 扩展前后的标识符命名规则。 为了对二者加以区别， 前者称为短标识符， 后者则称为扩展标识符。
第4章 现场可编程逻辑器件的应用设计技术
2) Process语句结构 在构造体之中， 各Process语句之间是并行关系； 而Process语句本身则定义了一组单独在整个模拟周期 连续执行的顺序语句。 Process语句用于描述部分硬件 的行为。
第4章 现场可编程逻辑器件的应用设计技术
ENTITY example IS PORT(in1， clk： IN BIT; Out1： OUT BIT); END example; ARCHTECTURE example OF example IS BEGIN PROCESS(clk) BEGIN Out1 <= in1 AFTER 10ns; END PROCESS; END example;