cpld1原理图
EDA交通灯课程设计--CPLD实现交通灯控制系统
CPLD实现交通灯控制系统一.预期功能分别成东西走向和南北走向的主干道和支干道，其交通信号灯，分别实现一下状态：S0:支干道没有车辆行驶，支干道绿灯，支干道红灯S1:支干道有车辆行驶，支干道绿灯，支干道红灯S2:主干道黄灯，支干道绿灯S3:主干道红灯，支干道绿灯S4:主干道红灯，支干道黄灯状态亮灯停留时间S0 G2,R2 50秒S1 G2,R2 45秒S2 Y1,G2 5秒S3 R1,G2 25秒S4 R1,Y2 5秒二.原理框图根据设计要求和系统所具有的功能，并参考相关的文献资料，经行方案设计，可以画出如下图所示的交通信号灯控制器的系统框图。
1kHZ根据以上设计思路，可以得到如下的顶层文件原理图顶层文件的实体图：三.单元模块设计与仿真时钟分频模块系统的动态扫描需要1HZ的脉冲，而系统时钟计时模块需要1HZ的脉冲。
分频模块主要为系统提供所需的时钟计时脉冲。
该模块将1kHZ的脉冲信号进行分频，产生1S的方波，作为系统时钟计时信号。
其实体模块如下：将END TIME改为5SCLK采用系统的1KHZ的时钟脉冲仿真波形如下：可以看到能够得到1s的时钟脉冲交通灯控制及计时模块控制模块根据外部输入信号和计时模块产生的输出信号，产生系统的状态机，控制其他部分协调工作。
计时模块用来设定主干道和支干道计时器的初值，并为扫描显示译码模块提供倒计时时间。
控制及计时模块采用状态机进行设计，可以定义出5种状态，分别为S0:主干道绿灯，支干道红灯且没有车辆行驶；S1:主干道绿灯，支干道红灯或支干道有车辆驶入；S2:主干道黄灯，支干道红灯；S3:主干道红灯，支干道绿灯；S4:主干道红灯，支干道黄灯。
利用CASE语句定义状态的转换方式及时间的变换方式，达到主干道绿灯亮45秒，支干道绿灯亮25秒，黄灯亮5秒的设计要求。
其实体模块如下：CAR为支干道车辆检测开关在支干道有车的情况下，模块可以进行减计时CLK1S为1S的时钟脉冲TIME1H、TIME1L、TIME2H、TIME2L分别为主干道时钟高位、主干道时钟低位、支干道时钟高位、支干道时钟低位LED为LED灯发光情况，分别为主干道绿灯、主干道黄灯、主干道红灯、支干道绿灯、主干道黄灯、主干道红灯Count的总的系统时间，用来改变系统的状态仿真波形如下：通过仿真可以看到：当主干道绿灯，支干道红灯时，主干道倒计时高位置数0100，低位置数0101；支干道高位置数0101，低位置数0000；当主干道黄灯，支干道红灯时，主干道黄灯倒计时置数0101；支干道继续刚才的减计数；当主干道红灯，支干道绿灯时，主干道倒计时高位置数0011，低位置数0000；支干道高位置数0010，低位置数0101；当主干道红灯，支干道黄灯时，支干道黄灯倒计时置数0101；主干道继续刚才的减计数。
CPLD基本结构
CPLD的基本结构1．基于乘积项的CPLDCPLD （Complex Programmable Logic Device)直译的话称为复杂可编程逻辑芯片。
它也属于大规模集成电路LSI （Large Scale Integrated Circuit）里的专用集成电路ASIC （Application Specific Integrated Circuit）。
适合控制密集型数字型数字系统设计,其时延控制方便.CPLD是目前集成电路中发展最快的器件之一。
结构C PLDPLD即programmable logic device,译为可编程逻辑器件，是一个可以产生任意逻辑输出的通用型数字逻辑电路器件。
PLD有很高的集成度，足以满足设计一般的数字系统的需要,与门、或门、非门是PLD最基本的构成。
的结构是基于乘积项（Product－te rm）的，现在以Xilinx公司的XC9500XL 系列芯片为例介绍CPLD的基本结构,如图1所示，其他型号CPLD的结构与此非常类似。
CPLD可分为3部分:功能模块(Functi ON Block)、快速互连矩阵（FastCON NEC T ⅡSwitch Matrix）和I/O控制模块.每个功能模块包括可编程与阵列、乘积项分配器分配器是有线电视传输系统中分配网络里最常用的部件，用来分配信号的部件.它的功能是将一路输入信号均等地分成几路输出，通常有二分配、三分配、四分配、六分配等。
有线电视网的频率不断提升，功能不断加强,因此对分配器的要求不断提高。
在接口设备上分配器是将音视频信号分配至多个显示设备或投影显示系统上的一种控制设备。
它是专门分配信号的接口形式的设备。
［全文]和18个宏单元，功能模块的结构如图2所示。
快速互连矩阵负责信号传递，连接所有的功能模块.I/O控制模块负责输人输出的电气特性控制，比如可以设定集电极开路输出、三态输出等。
图1中的I/O/GCK，I/O/GSR，1/0/GTS 是全局时钟、全局复位和全局输出使能信号,这几个信号有专用连线与CPLD中每个功能模块相连，信号到每个功能模块的延时相同并且延时最短。
CPLD原理及结构
可编程逻辑器件工艺及结构LOGOFPGA 芯片的内部结构--查找表由布尔代数理论可知，对于一个n 输入的逻辑运算，不管是与或非运算还是异或运算等等，最多只可能存在种结果。
如果事先将相应的结果存放于一个存贮单元，就相当于实现了与非门电路的功能。
FPGA 通过烧写文件，配置查找表的内容。
从而，在相同的电路情况下实现了不同的逻辑功能。
FPGA 芯片的内部结构--4输入查找表查找表（Look-Up-Table ）简称为LUT ，LUT 本质上就是一个RAM 。
目前, FPGA 中多使用4输入的LUT ，所以每一个LUT 可以看成一个有4位地址线的RAM 。
设计者通过原理图或HDL 语言描述了一个逻辑电路后，PLD /FPGA 开发软件会自动计算逻辑电路的所有可能结果，并把真值表（即结果）事先写入RAM 。
这样，每输入一个信号进行逻辑运算就等于输入一个地址进行查表，找出地址对应的内容，然后输出即可。
FPGA芯片的内部结构--4输入查找表实际逻辑电路LUT实现方式a,b,c,d输入逻辑输出RAM地址RAM中存储内容00000000000001000010…..….1111111111FPGA 芯片的内部结构--4输入查找表一个逻辑电路的Verilog HDL 描述直接对应的逻辑电路经过EDA 软件综合FPGA 芯片的内部结构--4输入查找表FPGA 芯片的内部结构--4输入查找表LUT 具有和逻辑电路相同的功能。
实际上，LUT 具有更快的执行速度和更大的规模。
LUT 具有下面的特点：（1）LUT 实现组合逻辑的功能由输入端口数量决定，而不是由复杂度决定。
（2）LUT 实现组合逻辑有固定的传输延迟。
FPGA 芯片的内部结构--6输入查找表多年以来，四输入LUT 一直是业界标准。
但是，在65nm 工艺条件下，相较于其它电路（特别是互连电路），LUT 的常规结构大大缩小。
（1）一个具有四倍比特位的六输入LUT (6-LUT) 仅仅将CLB 面积提高了15% -但是平均而言，每个LUT 上可集成的逻辑数量却增加了40%。
基于CPLD的大功率逆变电源并联控制器
３２９
２００６．４ Ｖｏｌ．３０ Ｎｏห้องสมุดไป่ตู้４
U −U I = r + jω ( L + M ) U −U I = + r jω ( L + M ) （１） = − ( ω ) U I R j M Á U = U − I j ω ( − M ) U −U I = + + ω (L + L + 2M ) r r j I = I + I ・・ ・ ・ Ｉ ２ 分 别 表 示 两 台 逆 变 电 源 电 流 的 有 效 值 相 量 ； Ｕ１、 Ｕ２ 式 中 ： Ｉ １、
１ 逆变电源并联工作需解决的关键技术
逆变电源的并联比一般的直流电源的并联要复杂得多， 最重要的就是要保证各台逆变电源的输出功率分配均匀， 即 达 到 均 流 的 要 求 。 因 此 ， 必 须 满 足 以 下 三 个 条 件 ［１］ ： （１） 并 联 运 行 的 各 台 逆 变 电 源 的 输 出 电 压 的 瞬 时 幅 值 相 等 ； （２） 并 联 运 行 的 各 台 逆 变 电 源 的 输 出 电 压 的 频 率 相 等 ； （３） 并 联 运 行 的 各 台 逆变电源的输出电压的相位一致。
多台逆变电源并联运行不仅可以扩大电源的容量， 而且 可以组成并联冗余系统以提高系统的可靠性， 比单台大功率 逆变电源具有更多的优点。然而逆变电源并联工作相对于直 流电源并联要复杂得多， 需要解决负载均衡、同步等关键技 术。 多台逆变电源投入运行时， 相互间的频率、 相位、 瞬时电压 幅值必须达到一致或小于容许误差， 功率的分配包括有功和 无功功率的平均分配， 即均流包括有功和无功两部分。 当控制 不当时， 整个供电系统容易出现功率输出不均衡， 以至于在任 意两台逆变电源之间形成较大的环流， 过大的环流使逆变电 源的开关功率器件的负担加重， 发散的环流将使得电源并联 论文通过分析环流产生原 系统崩溃， 导致对负载供电的中断。 因及其危害， 应用控制与保护相结合的策略， 对环流进行有效 抑制。 理想状况下当并联运行的逆变电源输出电压的瞬时幅 值、 频率以及相位一致时逆变电源电压差为零。 在实际逆变电 源并联系统中， 由于电路参数的差异， 负载的经常变化或者控 制系统的固有特性等原因， 逆变电源输出电压的瞬时值往往 不可能完全相等， 从而产生压差， 形成环流。瞬时电压幅值有 差异时会出现环流， 部分逆变单元吸收无功功率， 另一部分输 出无功功率； 存在相差时， 逆变单元之间会出现较大的环流， 主要为有功环流， 相差太大时有可能使逆变器工作在整流状 态。 只有并联运行逆变电源输出瞬时电压幅值、 频率和相位相 一致或在容许误差范围内， 才能有效地消除环流， 保证并联逆 变 电 源 的 正 常 运 行 及 负 载 的 正 常 工 作 ［２］ 。
CPLD设计
随着单片机和微型计算机[26]的高速发展，伺服系统逐渐向智能化方向的发展，并伴随外围电路专用集成电路的出现，促进了直流伺服电动机控制技术的显著进步。
当这些技术领域发展到一定程度就构成快响应、高精度的直流伺服系统，进而电力半导体驱动装置逐步取代了电液驱动，比如军用伺服系统。
正因为直流电机容易进行调速，并能在大范围内实现精密的位置控制和速度控制，所以直流伺服系统广泛应用于要求系统性能高的场合；直流伺服电机具有良好的机械性，能在大范围内实现启动、制动、平滑调速和正反转等，在传动领域中仍占有很重要的地位；从传动系统来看，随着直流电机调速系统的不断更新与发展，作为控制系统的核心部件的微机，具有控制、监视、检测、故障诊断与故障处理的多功能电气传动系统正在形成。
由于近年来电力电子技术和微电子的快速发展，使得各种伺服电机控制的智能化功率集成电路系统正朝着模块化、数字化的方向发展[21~25]。
概括的说，伺服系统的发展趋势可以体现在以下几个方面：第一：全数字化。
新的伺服系统是高度集成化的、多功能的控制单元；同一个控制单元中，只要通过软件设置参数，就能改变其性能。
它可以通过接口与外部位置传感器或速度传感器构成高精度全闭环控制系统，也可以使用电机本身配置的传感器构成半闭环控制系统；高度的集成还大大地缩小了整个系统的体积，简化了伺服系统的安装与调试。
第二：智能化。
智能化是工业控制设备的趋势，伺服驱动系统也逐渐向智能化方向发展。
伺服控制单元的智能化主要有以下几个特点：首先它们都具有记忆功能，所有系统的运行参数都保存在伺服单元的内部，这些参数都可以通过通信接口在计算机上修改，使用起来很方便；其次它们都有故障诊断的功能，当系统出现故障时，可以通过计算机把故障的类型以及故障的原因清楚地显示出来，极大地减少了维修与调试的时间；其次，某些伺服系统还具有特定的参数自整定功能，该伺服单元可以通过几次运行，将系统的参数整定出来，进而实现其最优化控制。
CPLD芯片抗高g值冲击性能分析
ＣＬ Ｐ Ｄ芯 片 抗 高 ｇ 冲击 性 能分 析 值
徐 鹏， 祖 静， 李 乐 Nhomakorabea（ 中北大学， 仪器科学与动态测试教育部重点实验室， 太原 ００５ ） ３０ １
摘 要 利用 Ｈｐｉｏ 杆对弹载加速度存储测试仪器电路模块常用的 Ｃ Ｌ ｏｋ ｓ ｎｎ ＰＤ芯片， 在未用环氧树脂胶灌封和不
为了测试现 场试验 中实际弹体高 速各种硬 目标
过程 的加速度一时 间曲线 ， 内、 常采用 弹载存 储 国 外 测试技术 ， 它能记 录膛内和穿靶几个过程 的实时加 速 本试验选择 了电路 度 。弹载加速度存储测试仪器安装在弹体上 ， 它 模 块 常 用 的 Ｃ Ｌ 芯 片 ＰＤ 将 承受与弹体相同的高 ｇ 值加速度 ， 该值 可达 到 ５× （ 号 ： Ｃ ３ ６ ， 装 型 Ｘ Ｒ ０４ 封 １ 甚至 １×１ ０ｇ ０ｇ以上 ， 这经 常导 致仪 器 的核 心 部 形 式 Ｖ Ｆ ４ ） 在下 面 Ｑ Ｐ４ ， 件一记录电路模块 （ 以下 简称 电路模块 ） 发生功能 失 两种状 态下进行 了抗高 效 。电路模块 由各种芯片 、 元器件 、 印制 电路板 、 导线 ｇ 值冲击性能试验 ： 未灌 组成 ， 并用环氧树脂胶灌封在钢质壳体 内。其 中复 杂 封状 态 、 垂 直 和平 行 沿 可 编程 逻 辑器 件 （ ｏ ｐ ｘｐｏｒ ｍ ｂ ｏｉ ｄｖ ｅ Ｃ ｍ ｌ ｒ ａ ａｌ ｌ ｃ ｅｉ 于 冲 击 方 向灌 封 状 态 ｅ ｇｍ ｅ ｇ ｃ ＣＬ ） Ｐ Ｄ 是电块常用的、 重要 的组成器件 。作 为一种辅 （ ２ 。将 被 测 Ｃ Ｌ 图 ） ＰＤ 助分析手段 ， 近年来计算机模拟被 大量用 于电子产 品 用工业黄油吸附在钢制 的失效分析 Ｊ但 由于事先 对 Ｃ Ｌ ， Ｐ Ｄ芯片 内部结构 Ｈ ｐ ｉ ｕ ｏｋｎ ｎ杆 的尾 部 （ ｓ 图
通信原理实验报告答案
通信原理实验报告答案通信原理实验报告CPLD可编程数字信号发生器实验一、实验目的1、熟悉各种时钟信号的特点及波形。
2、熟悉各种数字信号的特点及波形。
二、实验内容1、熟悉CPLD可编程信号发生器各测量点波形。
2、测量并分析各测量点波形及数据。
三、实验仪器1、通信原理0 号模块一块2、示波器一台四、实验原理1、CPLD数字信号发生器，包括以下五个部分：①时钟信号产生电路；②伪随机码产生电路；③帧同步信号产生电路；④NRZ码复用电路及码选信号产生电路；⑤终端接收解复用电路。
2、24位NRZ码产生电路本单元产生NRZ信号，信号速率可根据输入时钟不同自行选择，帧结构如下图所示。
帧长为24位，其中首位无定义，第2位到第8位是帧同步码（7位巴克码1110010），另外16路为2路数据信号，每路8位。
此NRZ信号为集中插入帧同步码时分复用信号。
LED亮状态表示1码，熄状态表示0码。
五、实验框图六、实验步骤1、观测时钟信号输出波形。
信号源输出两组时钟信号，对应输出点为“CLK1”和“CLK2”，拨码开关S4的作用是改变第一组时钟“CLK1”的输出频率，拨码开关S5的作用是改变第二组时钟“CLK2”的输出频率。
拨码开关拨上为1，拨下为0，拨码开关和时钟的对应关系如下表所示按如下方式连接示波器和测试点：启动仿真开关，开启各模块的电源开关。
1）根据表1-2改变S4，用示波器观测第一组时钟信号“CLK1”的输出波形；2）根据表1-2改变S5，用示波器观测第二组时钟信号“CLK2”的输出波形。
2、用示波器观测帧同步信号输出波形。
信号源提供脉冲编码调制的帧同步信号，在点“FS”输出，一般时钟设置为 2.048M、256K，在后面的实验中有用到。
按如下方式连接示波器和测试点：启动仿真开关，开启各模块的电源开关。
将拨码开关S4分别设置为“0100”、“0111”或别的数字，用示波器观测“FS”的输出波形。
3、用示波器观测伪随机信号输出波形伪随机信号码型为111100010011010，码速率和第一组时钟速率相同，由S4控制。
cpld工作原理
cpld工作原理什么是CPLD？CPLD（Complex Programmable Logic Device）是一种芯片，它由许多可编程逻辑单元（Programmable Logic Units，PLUs）组成，并具有可编程的互连资源。
CPLD 具有高度的可编程性和灵活性，使得它在数字电路设计中有着广泛的应用。
CPLD的结构和组成CPLD主要由可编程逻辑单元（PLU）、输入输出（I/O）单元、时钟管理单元和互连资源组成。
可编程逻辑单元（PLU）PLU是CPLD的核心部件，它由可编程逻辑门阵列（PLA）、寄存器和触发器等组成。
PLU负责执行逻辑功能，并根据输入信号的状态产生相应的输出信号。
输入输出（I/O）单元I/O单元用于与外部世界进行数据交互，它包括输入引脚和输出引脚。
输入引脚接收外部信号输入到CPLD中，输出引脚将CPLD内部处理后的数据输出到外部。
时钟管理单元时钟管理单元负责生成和管理时钟信号。
时钟信号在数字电路中起到同步和节拍控制的作用，它使得CPLD中的逻辑电路按照特定的时序运行。
互连资源互连资源是CPLD中用于实现逻辑连接的部分，它包括互连开关矩阵和多级互连总线。
互连开关矩阵将PLU、I/O单元和时钟管理单元连接起来，以实现信号的传输和路由。
多级互连总线用于连接不同的互连开关矩阵，以实现更复杂的互连结构。
CPLD的工作原理CPLD的工作原理可以概括为以下几个步骤：1.配置（Configuration）CPLD首先需要进行配置，即将用户设计的逻辑电路加载到CPLD中。
配置通常使用编程器或者其他特定的工具来完成。
配置后，CPLD内部的可编程逻辑单元、互连开关矩阵等部件将按照配置信息进行初始化。
2.输入信号检测和处理一旦CPLD被配置完成，它将开始不断地检测输入信号。
输入信号可以是来自外部引脚的电平变化，也可以是来自内部其他部件的信号。
CPLD根据输入信号的状态和用户预先定义的逻辑电路进行比较，并根据逻辑电路的要求产生相应的输出。
cpld语言 -回复
cpld语言-回复CPLD（Complex Programmable Logic Device）是一种可编程逻辑器件，它具有广泛的应用领域，包括数字逻辑电路设计、数字信号处理、自动化控制、仪器仪表和通信设备等。
本文将详细介绍CPLD的基本概念、工作原理以及它在电子工程中的应用。
第一部分：CPLD概述CPLD是一种采用可编程技术实现逻辑功能的半导体器件。
与传统的具有固定逻辑功能的器件不同，CPLD可以根据用户的需求进行逻辑功能配置。
它由可编程逻辑单元（PLU）、可编程输入输出（PIO）、时钟管理单元（CMU）和外部输入输出引脚（I/O）等组成。
第二部分：CPLD工作原理CPLD的核心部分是可编程逻辑单元（PLU），它是由大量的逻辑门构成。
这些逻辑门可以被用户编程为特定的逻辑功能，例如AND、OR、NOT 等。
用户可以使用专门的软件工具来配置逻辑门的功能，从而实现特定的逻辑功能。
CPLD的输入输出引脚（I/O）可以连接到外部电路，用于与其它器件进行通信。
CPLD还包含一些时钟管理单元（CMU），用于控制和管理时钟信号。
时钟信号可以用于同步逻辑功能的实现，提高系统性能和稳定性。
第三部分：CPLD的优势CPLD具有以下几个优势：1. 灵活性：CPLD的逻辑功能可以根据用户的需求进行配置，可以实现复杂的逻辑功能，适用于各种应用场景。
2. 高集成度：CPLD内部包含大量的逻辑门和存储器单元，可以实现多个逻辑功能的集成，减少了电路板的复杂度和尺寸。
3. 可编程性：CPLD可以重复编程，方便用户在设计和开发过程中进行逻辑功能的调整和优化。
4. 低功耗：CPLD采用低功耗的工艺制造，可以满足电子设备对功耗的要求。
5. 高可靠性：CPLD具有较高的抗干扰能力和稳定性，适用于各种复杂环境和工作条件。
第四部分：CPLD的应用CPLD在电子工程中有广泛的应用，主要包括以下几个方面：1. 数字逻辑电路设计：CPLD可编程性强，可以实现各种复杂的数字逻辑功能，包括逻辑门电路、时序电路、状态机等。
计算机组成原理运算器实验
实验一运算器实验计算机的一个最主要的功能就是处理各种算术和逻辑运算，这个功能要由CPU中的运算器来完成，运算器也称作算术逻辑部件ALU。
本章首先安排一个基本的运算器实验，了解运算器的基本结构，然后再设计一个加法器和一个乘法器。
一、实验目的(1) 了解运算器的组成结构。
(2) 掌握运算器的工作原理。
二、实验设备PC机一台，TD-CMA实验系统一套。
三、实验原理本实验的原理如图1-1所示。
运算器内部含有三个独立运算部件，分别为算术、逻辑和移位运算部件，要处理的数据存于暂存器A 和暂存器B，三个部件同时接受来自A和B的数据（有些处理器体系结构把移位运算器放于算术和逻辑运算部件之前，如ARM），各部件对操作数进行何种运算由控制信号S3…S0和CN来决定，任何时候，多路选择开关只选择三部件中一个部件的结果作为ALU的输出。
如果是影响进位的运算，还将置进位标志FC，在运算结果输出前，置ALU零标志。
ALU中所有模块集成在一片CPLD中。
逻辑运算部件由逻辑门构成，较为简单，而后面又有专门的算术运算部件设计实验，在此对这两个部件不再赘述。
移位运算采用的是桶形移位器，一般采用交叉开关矩阵来实现，交叉开关的原理如图1-2所示。
图中显示的是一个4×4的矩阵（系统中是一个8×8的矩阵）。
每一个输入都通过开关与一个输出相连，把沿对角线的开关导通，就可实现移位功能，即：(1) 对于逻辑左移或逻辑右移功能，将一条对角线的开关导通，这将所有的输入位与所使用的输出分别相连,而没有同任何输入相连的则输出连接0。
(2) 对于循环右移功能，右移对角线同互补的左移对角线一起激活。
例如，在4位矩阵中使用‘右1’和‘左3’对角线来实现右循环1位。
(3) 对于未连接的输出位，移位时使用符号扩展或是0填充，具体由相应的指令控制。
使用另外的逻辑进行移位总量译码和符号判别。
D[7..0]IN[7..0]图1-1 运算器原理图运算器部件由一片CPLD实现。
CPLD入门基础
速度
其他资源
慢
－
快
EAB，锁相环
保密性
可加密
一般不能保密
多个CPLD器件串行编程 将多个CPLD器件以串行的方式连接起来，一次完成多个器件 的编程。这种连接方式称为菊花链连接。
TDI TDO TCK
TM S
EPM7032S U1 SDI1 SDO 1 SDI2
EPM7032S U2 SDO 2 SDI3
EPM7032S U3 SDO 3
CPLD与FPGA的区别
T E2CMOS 管 内部连线 可编程连接原理图 宏单元或 I/O 连线
纵线和横线连通；未被编程为截
止时，两线则不通。
I/O单元 I/O单元是CPLD外部封装引脚和内部逻辑间的接口。每个 I/O单元对应一个封装引脚，对I/O单元编程，可将引脚定 义为输入、输出和双向功能。
到 内 部 可 编 程 连 线 区 到其他 I/O 单 元 输入缓冲 VCCIN
T
VCCIO
D1 D2 可编程 上拉 I/O 可编程 接地
数据选择器 提供OE号。 OE=1, I/O引 脚为输出
来 OUT 自 宏 单 PTO 元 E 全 局 输 出 使 能 r r
输出缓冲驱 动 1 r 0 O E 摆率 M 控制
到其他 I/O 单元
2 CPLD编程简介
编程过程（Download或Configure）：将编程数据写入这些 单元的过程。 编程的实现：由可编程器件的开发软件自动生成的。 用户在开 发软件中 输入设计 及要求。 检查、分析 和优化。完 成对电路的 划分、布局 和布线
CPLD结构与原理
一.基于乘积项（Product-Term)的PLD结构采纳这种结构的PLD芯片有：Altera的MAX7000，MAX3000系列（EEPROM工艺）,Xilinx的XC9500系列（Flash工艺）和Lattice,Cypress的大部份产品（EEPROM工艺）咱们先看一下这种PLD的整体结构（以MAX7000为例，其他型号的结构与此都超级相似）：图1 基于乘积项的PLD内部结构这种PLD可分为三块结构：宏单元（Marocell)，可编程连线（PIA)和I/O操纵块。
宏单元是PLD的大体结构，由它来实现大体的逻辑功能。
图1中兰色部份是多个宏单元的集合（因为宏单元较多，没有一一画出）。
可编程连线负责信号传递，连接所有的宏单元。
I/O操纵块负责输入输出的电气特性操纵，比如能够设定集电极开路输出，摆率操纵，三态输出等。
图1 左上的INPUT/GCLK1，INPUT/GCLRn,INPUT/OE1,INPUT/OE2 是全局时钟，清零和输出使能信号，这几个信号有专用连线与PLD中每一个宏单元相连，信号到每一个宏单元的延时相同而且延时最短。
宏单元的具体结构见以下图：图2 宏单元结构左侧是乘积项阵列，实际确实是一个与或阵列，每一个交叉点都是一个可编程熔丝，若是导通确实是实现“与”逻辑。
后面的乘积项选择矩阵是一个“或”阵列。
二者一路完成组合逻辑。
图右边是一个可编程D触发器，它的时钟，清零输入都能够编程选择，能够利用专用的全局清零和全局时钟，也能够利用内部逻辑（乘积项阵列）产生的时钟和清零。
若是不需要触发器，也能够将此触发器旁路，信号直接输给PIA或输出到I/O 脚。
下面咱们以一个简单的电路为例,具体说明PLD是如何利用以上结构实现逻辑的，电路如以下图：图3假设组合逻辑的输出(AND3的输出)为f，那么f=(A+B)*C*(!D)=A*C*!D + B*C*!D ( 咱们以!D表示D的“非”）PLD将以下面的方式来实现组合逻辑f:图4A,B,C,D由PLD芯片的管脚输入后进入可编程连线阵列（PIA)，在内部会产生A,A反,B,B反,C,C反,D,D反8个输出。
【CPLD Verilog】CPLD实现UART接口
CPLD实现UART接口1 实现原理CPLD实现UART接口模块，通过对寄存器的操作，实现UART接口功能，对外部UART 设备进行访问。
CPLD内部UART模块逻辑框图如下所示。
通过串口波特率配置寄存器的值对主时钟分频，得到的UART接口参考时钟。
UART模块数据发送，通过发送数据移位寄存器，在内部UART参考时钟下，移位产生uart_tx。
UART模块数据接收，通过接收数据移位寄存器，在内部UART参考时钟下，逐位采样uart_rx获取。
传输状态逻辑uart_tx_data_we_busy信号表示数据正在传输，无法写入uart_tx_data寄存器；uart_rx_data_rd_ready信号表示数据接收完成，可读取uart_rx_data寄存器的值。
错误状态逻辑uart_data_tx_we_overflow信号表示在uart_tx_data寄存器中写入了待传输值后，还未传输出去就又写入新的传输数据，表示写数据溢出。
uart_data_rx_rd_nop信号表示在uart_rx_data寄存器中没有接收值时，去读取了无效的数据，表示读空数据。
uart_data_rx_rd_overtime信号表示在uart_rx_data寄存器中有接收数据时，在下一次接收数据接收完成时都没有读走，表示读取数据超时。
uart_data_rx_error信号表示接收的数据起始或停止位错误，数据无效。
产生接口错误时，通过reset_n复位UART接口模块，可清除错误。
最终传输生成的时序图如下。
在数据发送时，将待发送数据写入uart_tx_data，数据将自动发送，之后检测uart_tx_data_we_busy状态值，待此信号无效（0）时，写入下一个待发送的数据，重复此动作，直到数据发送完成。
在数据接收时，一旦检测到uart_rx有下降沿，就开始以内部参考时钟，移位接收数据，然后等待uart_rx_data_rd_ready信号有效（1），然后读取接收到的数据，重复此动作，直到需要接收的数据完成。
第5章 CPLD基础
图5.4 并联扩展项馈送方式
4．可编程连线阵列PIA 通过可编程连线阵列可将各LAB相互连接构成所需的逻辑。这个全局总线是可编程的 通道，它能把器件中任何信号源连到其目的地。所有MAX7000系列器件的专用输入、 I/O引脚和宏单元输出均馈送到PIA，PIA可把这些信号送到整个器件内的各个地方。 只有每个LAB所需的信号才真正给它布置从PIA到该LAB的连线，如图5.5是PIA信号布 线到LAB的方式。
图5.5 PIA信号布线到LAB的方式
5．I/O控制块 I/O控制块允许每个I/O引脚单独地配置成输入/输出和双向工作方式。所有I/O引脚都有 一个三态缓冲器，它能由全局输出使能信号中的一个控制，或者把使能端直接连接到地 （GND）或电源（VCC）上。MAX7000系列器件的I/O控制框图如图5.6所示。MAX7000 器件有6个全局输出使能信号，它们可以由以下信号驱动：两个输出使能信号、一个I/O引 脚的集合、一个I/O宏单元的集合，或者是它“反相”后的信号。 当三态缓冲器的控制端接地（GND）时，其输出为高阻态，而且I/O引脚可作为专用输 入引脚。当三态缓冲器的控制端接电源（VCC）时，输出使能有效。 MAX7000结构提供了双I/O反馈，且宏单元和引脚的反馈是相互独立的。当I/O引脚配置 成输入时，有关的宏单元可以用于隐含逻辑。
5.1.1 CPLD基本结构
复杂的可编程逻辑器件CPLD规模大，结构复杂，属于大规模集成电路范围。 CPLD有五个主要部分：逻辑阵列块、宏单元、扩展乘积项、可编程连线阵列 和I/O控制块。
1．逻辑阵列块（LAB） 一个逻辑阵列块由16个宏单元的阵列组成，多个LAB通过可编程阵列(PIA)和全局总 线连接在一起。如图5.1全局总线从所有的专用输入、I/O引脚和宏单元馈入信号。 对于每个LAB有下列输入信号。 来自作为通用逻辑输入的PIA的36个信号 全局控制信号，用于寄存器辅助功能 从I/O引脚到寄存器的直接输入通道
cpld与uart
摘要：CPLD是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。
其基本设计方法是借助集成开发软件平台，用原理图、硬件描述语言等方法，生成相应的目标文件，通过下载电缆（“在系统”编程）将代码传送到目标芯片中，实现设计的数字系统。
利用CPLD技术实现了逻辑和时序的控制,简化了硬件电路设计。
基于CPLD的可编程特点，可以在不改变硬件电路整体结构的情况下对设计电路进行改造、升级以及维护：并且减少了软件程序的操作指令，简化了系统结构，提高了数据处理和读取速度。
关键词：VHDL、CPLD、UART1.1 VHDL的诞生VHDL的英文全名是Very-High-Speed Integrated Circuit HardwareDescription Language,诞生于1982年。
1987年底，VHDL被IEEE和美国国防部确认为标准硬件描述语言。
自IEEE公布了VHDL的标准版本，IEEE-1076（简称87版）之后，各EDA公司相继推出了自己的VHDL设计环境，或宣布自己的设计工具可以和VHDL接口。
此后VHDL在电子设计领域得到了广泛的接受，并逐步取代了原有的非标准的硬件描述语言。
1993年，IEEE对VHDL进行了修订，从更高的抽象层次和系统描述能力上扩展VHDL的内容，公布了新版本的VHDL，即IEEE标准的1076-1993版本，（简称93版）。
现在，VHDL和Verilog作为IEEE的工业标准硬件描述语言，又得到众多EDA公司的支持，在电子工程领域，已成为事实上的通用硬件描述语言。
有专家认为，在新的世纪中，VHDL于Verilog语言将承担起大部分的数字系统设计任务。
1.2 VHDL的作用与特点VHDL主要用于描述数字系统的结构，行为，功能和接口。
除了含有许多具有硬件特征的语句外，VHDL的语言形式和描述风格与句法是十分类似于一般的计算机高级语言。
VHDL 的程序结构特点是将一项工程设计，或称设计实体（可以是一个元件，一个电路模块或一个系统）分成外部（或称可是部分,及端口）和内部（或称不可视部分），既涉及实体的内部功能和算法完成部分。
关于与非、或非、异或、与或非门的cpld程序 (1)
项目报告学号：31309210 姓名：苏艳茹项目01：基本门1、与非门：绘制与非门原理图，编写VHDL代码，仿真验证。
原理图如下：代码如下：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY EX_2NAND_1 ISPORT( A,B:IN STD_LOGIC;Y:OUT STD_LOGIC);END EX_2NAND_1;ARCHITECTURE D OF EX_2NAND_1 ISSIGNAL AB:STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);BEGINS:=B&A;PROCESS(A,B) ISBEGINCASE S ISWHEN"00"=>Y<='1';WHEN"01"=>Y<='1';WHEN"10"=>Y<='1';WHEN"11"=>Y<='0';WHEN OTHERS=>Y<='X';END CASE;END PROCESS;END D;功能仿真波形如下：时序仿真波形如下：2、或非门：绘制或非门原理图，编写VHDL代码，仿真验证。
原理图如下：代码如下：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY EX_2NOR_1 ISPORT( A,B:IN STD_LOGIC;Y:OUT STD_LOGIC);END EX_2NOR_1;ARCHITECTURE D OF EX_2NOR_1 ISBEGINY<=A NOR B;END D;功能仿真波形如下：时序仿真波形如下：3、异或门：绘制异或门原理图，编写VHDL代码，仿真验证。
原理图如下：代码如下：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY EX_2XOR_1 ISPORT( A,B:IN STD_LOGIC;Y:OUT STD_LOGIC);END EX_2XOR_1;ARCHITECTURE D OF EX_2XOR_1 ISBEGINY<=A XOR B;END D;功能仿真波形如下：时序仿真波形如下：4、与或非门：绘制与或非门原理图，编写VHDL代码，仿真验证。