[EDA] 2.2 简单PLD结构原理-潘松版

2.2 简单PLD结构原理

知识点：
2.1 PLD概述
名称概念：
PLD：Programmable Logic Device，可编程器件
PLD的分类：1、按集成度分，可分为简单PLD和复杂PLD；2、按器件结构分类，可分为 “乘积项结构器件”和“基于查找表结构的器件”；3、按编程工艺分，可分为熔丝(Fuse)型、反熔丝(Antifuse)型、EPROM型、EEPROM型、SRAM型、Flash型。（P28 图2-2）

2.2 简单PLD结构原理
名称概念：
逻辑元件符号、与或阵列的表示方法：P30。
PROM、PLA、PAL、GAL器件在结构上的区别：1、PROM与阵列固定，或阵列可编程，采用全译码的方式产生所有最小乘积项；2、PLA与阵列、或阵列都可编程，未采取全译码的方式，只产生需要的最小乘积项；3、PAL与阵列可编程，或阵列固定，采取反馈和互连的方式获得更多的乘积项；4、GAL结构与PAL相似，但I/O口方面比PAL有所改进，采用了输出逻辑宏单元（OLMC）。
OLMC的作用：可以通过编程对其进行配置，以实现引脚不同的功能。

操作技术：
用4*2PROM实现两个一位二进制数的加法逻辑：P31。

2.3 CPLD的结构原理
名称概念：
CPLD（以MAX3000A为例）主要由3个部分组成，分别是：1、LAB（Logic Array Block，逻辑阵列块）；2、PIA（Programmable Interconnect Array，可编程连线阵列）；3、I/O控制模块（I/O Control & Pins或I/O Control Block）。（P37 图2-27）
CPLD（以MAX3000A为例）的逻辑资源来源于LAB，LAB由LMC（Logic Macro Cell，逻辑宏单元）组成。

2.4 FPGA的结构原理
名称概念：
FPGA是基于查找表（LUT，Look Up Table）的原理。
FPGA（以Cyclone III为例）的组成部分主要有：1、LAB（Logic Array Block，逻辑阵列块）；2、嵌入式存储器块；3、嵌入式硬件乘法器；4、I/O单元；5、嵌入式PLL模块；6、丰富的互连线和时钟网络。
FPGA（以Cyclone III为例）的逻辑资源来源于LAB，LAB由LE（Logic Element，逻辑单元）组成。
FPGA（以Cyclone III为例）中LE的组成部分主要有：1、查找表（LUT）；2、进位链逻辑；3、寄存器链逻辑；4、可编程寄存器。（P40 图2-32）
寄存器打包的概念：在一个LE中，可以实现LUT和寄存器的输出的单独控制，也就是说， LUT驱动一个输出，寄存器驱动另一个输出。
寄存器打包的作用：在一个LE中的寄存器和LUT能够完成不相关的功能，提高LE的资源利用率。
FPGA（以Cyclone III为例）中LAB的互连线包括：行互连、列互连、直接通路互连、局部互连。（P42 图2-35）

2.5 硬件测试
名称概念：
JTAG边界扫描测试技术是一种硬件测试技术。

2.6 PLD产品概述
名称概念：各厂家推出的产品类型，了解即可。

2.7 CPLD/FPGA的编程与配置
名称概念：
把程序下载到CPLD、FPGA的这一过程，对于CPLD被称为：编程，对于FPGA被称为：配置。
ISP（In-System Programmability，在系统编程）是CPLD的一项技术与特性。
ICR（In-Circuit Reconfigurability，在线可重配置）是FPGA的一项技术与特性。
FPGA器件的配置：1、使用SRAM编程工艺的FPGA在掉电后，配置信息丢失，功能就失去了。因此，FPGA在上电时，要对其进行配置。2、主要有两类配置方式：主动配置方式和被动配置方式。3、主动配置由FPGA器件自己引导配置过程完成配置；被动方式由计算机或外部控制器控制配置过程。
FPGA（以Cyclone III为例）的配置模式主要有：AS（主动串行）、AP（主动并行）、PS（被动串行）、PP（被动并行）。
FPGA的配置方式主要有：专用配置器件配置、单片机配置、CPLD配置。

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