EDA技术与Verilog设计典型FPGACPLD的结构与配置
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并联扩展项馈送方式
第13页/共26页
4．可编程连线阵列(PIA)
PIA信号布线到LAB的方式
第14页/共26页
5．I/O控制块
EPM7128S器件 的I/O控制块
第15页/共26页
3.3 编程与配置
USB-Blaster下载电缆
引脚
1
2
下载接口引脚信号名称
3
4
5
6
7
8
9
10
PS模式
DCK
GND
第23页/共26页
使用CPLD配置FPGA
使用单片机配置的缺点： 1、速度慢，不适用于大规模FPGA和高可靠 应用； 2、容量小，单片机引脚少，不适合接大的 ROM以存储较大的配置文件； 3、体积大，成本和功耗都不利于相关的设 计。
第24页/共26页
习题
3-1 OLMC有何功能？说明GAL是怎样实现可编程组合电 路与时序电路的。 3-2 什么是基于乘积项的可编程逻辑结构？ 3-3 什么是基于查找表的可编程逻辑结构？ 3-4 FLEX10K系列器件中的EAB有何作用？ 3-5 与传统的测试技术相比，边界扫描技术有何优点？ 3-6 解释编程与配置这两个概念。
Cyclone系列器件的结构与原理
Cyclone LE结构图
第1页/共26页
Cyclone系列器件的结构与原理
sload sclear
aload
addnsub
data1 data2 data3
cin data4
寄存器链 输入
44--iinnppuutt LLUUTT
clock ena aclr
RReegg
3.2 典型CPLD的结构
1．逻辑阵列块(LAB)
MAX7128S的结构
第10页/共26页
2．宏单元
MAX7000系列的单个宏单元结构 第11页/共26页
3．扩展乘积项
局部连线
共享扩展 项提供的 “与非” 乘积项
共享扩展乘积项结构
宏单元的 乘积项 逻辑
宏单元的 乘积项 逻辑
第12页/共26页
3．扩展乘积项
PS模式，FLEX10K配置时序
第19页/共26页
使用PC并行口配置FPGA
多FPGA芯片第配20置页电/共路26页
FPGA专用配置器件
FPGA的配置电路原理图
第21页/共26页
FPGA专用配置器件
EPCS器件配置FPGA的电路原理图
第22页/共26页
使用单片机配置FPGA
用89C52进行配置
Cyclone LE普通模式
第2页/共26页
行、列 直连线布线
行、列 直连线布线
行、列 直连线布线
LUT链
寄存器链
Cyclone系列器件的结构与原理
LAB 进位输入 进位输入0 进位输入1
addnsub Data1 Data2
Data3
进位输入 逻辑
两个 2输入 LUT (和)
寄存器链 输入
寄存器 控制信号
第25页/共26页
感谢您的欣赏！
第26页/共26页
CLKENA2 SYNCLOAD
CLR2
ADDNSUB
CLK1
CLK2
ASYNCLOAD /LABPRE
LAB控制信号生成
第6页/共26页
CLR1
SYNCCLR
LAB进位输入
A1 B1
A2 B2
A3 B3
A4 B4
A5 B5
A6 B6
A7 B7
A8 B8
A9 B9
A10 B10
Cyclone系列器件的结构与原理
01
LLeE11 和1 LLeE22 和2 LLeE33 和3 LLeE44 和4 LE5 和5
01
LE6 和6 LE7 和7 LE8 和8 LE9 和9 LE10 和10
LAB进位输出
LAB 进位输入 进位输入0 进位输入1
A B
0
1
2输入LUT
A+B+0
0
和
A+B+1
1
A+B+0
A+B+1
10
10
CONF_DONE
VCC
nCONFIG
-
nSTATUS
-
DATA0
GND
JATG模
TCK
GND
TDO
VCC
TMS
-
-
式
-
TDI
GND
第16页/共26页
JTAG方式的在系统编程
CPLD编程下载连接图
第17页/共26页
JTAG方式的在系统编程
多CPLD芯片ISP编程连接方式
第18页/共26页
使用PC并行口配置FPGA
两个 2输入
LUT (进位)
同步装载 清零逻辑
寄 存
器
行、列和 直连线布线
局部布线
进位输出 逻辑
进位输出0 进位输出1
寄存器链 输出
Cyclone LE动态算术模式
第3页/共26页
Cyclone系列器件的结构与原理
控制信号
LAB输入信号
局部互连
4
LE1
4
LE2
4
LE3
4
LE4
4
LE5
4
LE6
4
LE7
快速进位选择链
第7页/共26页
进位输出0
进位输出1
Cyclone系列器件的结构与原理
LE1
Lut
DQ
LE2
Lut
DQ
LUT链
LEs 3- 10
寄存器链
LUT链和寄存器链的使用
第8页/共26页
Cyclone系列器件的结构与原理
Cyclone器件
接收器件
外接电阻网路
外接终端电阻
LVDS连接
第9页/共26页
4
LE8
4
LE9
4
LE10
LUT链 和
寄存器链
LE反馈信号连线
Cyclone LAB结构
第4页/共26页
Cyclone系列器件的结构与原理
LAB阵列
第5页/共26页
Βιβλιοθήκη Baidu
Cyclone系列器件的结构与原理
LAB 行 Clock
6
至每个寄存器
/
局部互连
局部互连
局部互连
局部互连 局部互连
局部互连
CLKENA1
第13页/共26页
4．可编程连线阵列(PIA)
PIA信号布线到LAB的方式
第14页/共26页
5．I/O控制块
EPM7128S器件 的I/O控制块
第15页/共26页
3.3 编程与配置
USB-Blaster下载电缆
引脚
1
2
下载接口引脚信号名称
3
4
5
6
7
8
9
10
PS模式
DCK
GND
第23页/共26页
使用CPLD配置FPGA
使用单片机配置的缺点： 1、速度慢，不适用于大规模FPGA和高可靠 应用； 2、容量小，单片机引脚少，不适合接大的 ROM以存储较大的配置文件； 3、体积大，成本和功耗都不利于相关的设 计。
第24页/共26页
习题
3-1 OLMC有何功能？说明GAL是怎样实现可编程组合电 路与时序电路的。 3-2 什么是基于乘积项的可编程逻辑结构？ 3-3 什么是基于查找表的可编程逻辑结构？ 3-4 FLEX10K系列器件中的EAB有何作用？ 3-5 与传统的测试技术相比，边界扫描技术有何优点？ 3-6 解释编程与配置这两个概念。
Cyclone系列器件的结构与原理
Cyclone LE结构图
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Cyclone系列器件的结构与原理
sload sclear
aload
addnsub
data1 data2 data3
cin data4
寄存器链 输入
44--iinnppuutt LLUUTT
clock ena aclr
RReegg
3.2 典型CPLD的结构
1．逻辑阵列块(LAB)
MAX7128S的结构
第10页/共26页
2．宏单元
MAX7000系列的单个宏单元结构 第11页/共26页
3．扩展乘积项
局部连线
共享扩展 项提供的 “与非” 乘积项
共享扩展乘积项结构
宏单元的 乘积项 逻辑
宏单元的 乘积项 逻辑
第12页/共26页
3．扩展乘积项
PS模式，FLEX10K配置时序
第19页/共26页
使用PC并行口配置FPGA
多FPGA芯片第配20置页电/共路26页
FPGA专用配置器件
FPGA的配置电路原理图
第21页/共26页
FPGA专用配置器件
EPCS器件配置FPGA的电路原理图
第22页/共26页
使用单片机配置FPGA
用89C52进行配置
Cyclone LE普通模式
第2页/共26页
行、列 直连线布线
行、列 直连线布线
行、列 直连线布线
LUT链
寄存器链
Cyclone系列器件的结构与原理
LAB 进位输入 进位输入0 进位输入1
addnsub Data1 Data2
Data3
进位输入 逻辑
两个 2输入 LUT (和)
寄存器链 输入
寄存器 控制信号
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感谢您的欣赏！
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CLKENA2 SYNCLOAD
CLR2
ADDNSUB
CLK1
CLK2
ASYNCLOAD /LABPRE
LAB控制信号生成
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CLR1
SYNCCLR
LAB进位输入
A1 B1
A2 B2
A3 B3
A4 B4
A5 B5
A6 B6
A7 B7
A8 B8
A9 B9
A10 B10
Cyclone系列器件的结构与原理
01
LLeE11 和1 LLeE22 和2 LLeE33 和3 LLeE44 和4 LE5 和5
01
LE6 和6 LE7 和7 LE8 和8 LE9 和9 LE10 和10
LAB进位输出
LAB 进位输入 进位输入0 进位输入1
A B
0
1
2输入LUT
A+B+0
0
和
A+B+1
1
A+B+0
A+B+1
10
10
CONF_DONE
VCC
nCONFIG
-
nSTATUS
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DATA0
GND
JATG模
TCK
GND
TDO
VCC
TMS
-
-
式
-
TDI
GND
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JTAG方式的在系统编程
CPLD编程下载连接图
第17页/共26页
JTAG方式的在系统编程
多CPLD芯片ISP编程连接方式
第18页/共26页
使用PC并行口配置FPGA
两个 2输入
LUT (进位)
同步装载 清零逻辑
寄 存
器
行、列和 直连线布线
局部布线
进位输出 逻辑
进位输出0 进位输出1
寄存器链 输出
Cyclone LE动态算术模式
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Cyclone系列器件的结构与原理
控制信号
LAB输入信号
局部互连
4
LE1
4
LE2
4
LE3
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4
LE5
4
LE6
4
LE7
快速进位选择链
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进位输出0
进位输出1
Cyclone系列器件的结构与原理
LE1
Lut
DQ
LE2
Lut
DQ
LUT链
LEs 3- 10
寄存器链
LUT链和寄存器链的使用
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Cyclone系列器件的结构与原理
Cyclone器件
接收器件
外接电阻网路
外接终端电阻
LVDS连接
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4
LE8
4
LE9
4
LE10
LUT链 和
寄存器链
LE反馈信号连线
Cyclone LAB结构
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Cyclone系列器件的结构与原理
LAB阵列
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Βιβλιοθήκη Baidu
Cyclone系列器件的结构与原理
LAB 行 Clock
6
至每个寄存器
/
局部互连
局部互连
局部互连
局部互连 局部互连
局部互连
CLKENA1