《FPGACPLD器件》课件

FPGA和CPLD器件的未来发展方向
随着技术的不断进步，FPGA和CPLD的性能将进一步提升，并且将探索新的应用领域，如医疗、汽车、空天 等。
相关技术和标准的趋势预测
未来的技术和标准的发展方向是对FPGA和CPLD而言众所周知的。重点将放在性能提升、功耗优化和多样化 应用等方面。
开发工具
端口逻辑设计工具，硬件说明设计工具和硬件调试工具等都是硬件开发过程中的重要工具。
VHDL和Verilog两种设计语言 简介
Verilog和VHDL都是可编程逻辑设计中使用非常广泛的硬件描述语言， Verilog更适合硬件验证，VHDL更适合系统级描述。
FPGA和CPLD器件的编程方式
通常，FPGA和CPLD器件的编程方式可以从编译和下载两个方面进行，其中 编译是由设计委员会生成原始编程文件，而下载通常是将生成的原始编程文 件加载到器件中的部分或全部逻辑元素。
占用资源相对较高，以提供 更多硬件资源和输出端口
相对较高
相对较低
应用场景与优势
1 人工智能
FPGA为高速深度学习网 络带来了强大的计算性能 和处理速度。
2 通信
CPLD驱动芯片能够快速 建立通信通道，FPGA能 够将它们集成到一个芯片 上。
3 开发调试
设计流程快，性价比高， 并且可编写脚本自动化设 计流程，提高开发效率。
IOB（输入输出块）的组成和功能
IOB是用于将芯片内部和外部芯片系统中的信号连接起来的接口，通常完成与外部设备通信的输入和输出任务。
BRAM（存储单元）的组成和 功能
BRAM是一种FPGA内部内存单元，通常由一组存储器块、数据线、地址线和 控制单元组成，可用于逻辑电路和嵌入式处理器存储数据。
DSP（数字信号处理器）的功能和应用
DSP是执行数字信号处理（DSP）的计算单元，它可以通过使用可编程系统的灵活性来为用户提供优化的 DSP硬件架构。
外设接口
FPGA和CPLD器件通过外设接口来连接外部硬件或软件系统，如串口、并口、 以太网、USB等。
FPGA和CPLD在通信领域的 应用
FPGA和CPLD器件在通信领域的应用相当广泛，从应用于以太网的硬件控制 器到视频编解码器，甚至是全球位置系统测量等。
3
20世纪90年代
Xilinx公司推出第一款高性能FPGA Virtex， 风靡行业
各类FPGA和CPLD器件的比较
适用环境 设计流程 资源利用 生产成本
FPGA
CPLD
适用于大型的用户逻辑复杂性， 高速系统
适用于小型用户逻辑复杂性， 低功耗系统
设计的复杂程度相对较高，需 要花费更多时间进行开发
使用前端设计时间相对较少， 可以快速协议实现
FPGA和CPLD在控制领域的应用
FPGA在控制领域的应用极其广泛，可用于从单片机到工业现场总线等多种控制板卡应用之中。
FPGA和CPLD在嵌入式系统中的应用
FPGA和CPLD在嵌入式系统中的应用涉及从处理器选择到机器人控制等多方面，具有灵活性和高定制性，并 可大幅提升嵌入式应用产品的成本效益。
FPGA和CPLD设计流程概述
FPGA设计流程
设计流程包括系统规划，硬件设计，嵌入式软件设 计和系统验证等多个阶段
CPLD设计流程
通常包括设计，仿真，综合/描绘，布局和布线等几 个阶段，而不需要复杂的系统验证与发布流程。
设计环境和工具
编程语言
Verilog、VHDL是FPGA和CPLD设计过程中使用的两个主要编程语言。
F P GA和C P L D的工作原理
FPGA
通过编程实现逻辑门电路功能，使用LUT实现任意 的逻辑功能。
CPLD
通过编程实现协同布局的逻辑电路，使用基本单元 实现逻辑功能。
FPGA和CPLD器件的发展历程
1
20世纪70年代
由Xilinx公司首创可编程逻辑门电路FPGA
20世纪80年代
2
Xilinx公司推出CPLD，并向市场推广
可编程逻辑设计常用技术
门电路设计
使用基础逻辑门元件设计多功能逻辑电路的方法。
互连设计
通过可编程互连网络连接多个逻辑块，增强可重用 性和可靠性。
CLB（配置逻辑块）的组成和 功能
CLB是可重复使用的多功能单元，通常由LUT、寄存器和加法器等元件组成， 用于执行各种二进制运算，如加、减、异或、或、与等。
FPGACPLD器件
欢迎来到本课程，本课程将带领您一起了解与挖掘FPGA和CPLD器件的魅力， 同时让我们一起探索这个快速发展的行业。
什么是F P GA和C P L D器件
FPGA
可编程逻辑门电路，是一种既能通过编程来实现 用户期望逻辑功能，又能重复使用的现场可编程 门阵列器件。
CPLD
复杂可编程逻辑器件，与FPGA类似，但通常规 模较小，功耗较低，以及更适合重复功能的快速 开发。