CPLD第0章_概述.ppt

参考教材1.《可编程逻辑器件原理、开发与应用》赵曙光等编著西安电子科技大学出版社2.《集成电路设计VHDL教程》赵俊超等编写北京希望电子出版社3.《CPLD系统设计技术入门与应用》黄正谨等编著电子工业出版社参考教材参考教材参考教材实验装置0.1.1数字系统的基本概念数字系统是指对数字信息进行存储、传输和处理的电子系统。数字系统通常由输入电路、输出电路、控制电路、数字处理器和时基电路组成。数字系统可用图0—1来描述其中输入量X和输出量Z均为数字量。和模拟系统相比较数字系统具有如下特点：1.稳定性；2.精确性；3.可靠性；4.模块化。数字系统的设计一般可从三个方面入手：1.选用通用集成电路设计系统；2.利用可编程逻辑器件（PLD）设计系统；3.采用专用集成电路（ASIC）设计系统。0.1.2数字系统的基本模型1）数字系统的动态模型：是采用状态转移图、状态方程、时序图等描述方法建立的数字系统模型。2）数字系统的算法模型：是采用对系统完成的功能进行分解形成一系列的子系统然后根据子系统所能建立的简单运算再通过一定的算法组合建立的数字系统模型。算法通常就是对数字系统进行有规律、有序分解的一种描述。建立数字系统的动态模型属于数字系统的传统设计方法。随着设计规模的逐渐增大系统的输入输出变量急剧的增加系统的状态将会变得更加的复杂因此采用这种的方法很难完成大规模的复杂设计。当今的产品开发设计人员通常采用建立数字系统的算法模型来设计数字系统。§0.2数字系统设计方法论0.2.2自底向上的硬件电路设计方法传统的硬件设计设计方法归纳起来有如下几个主要特征：1.采用自底向上(Bottom－Up)的设计方法；2.采用通用的逻辑器件、元器件；3.在系统硬件设计的后期进行仿真和调试4.主要设计文件是电路原理图。硬件电路设计的传统流程1.采用自底向上(Bottom－Up)的设计步骤例0－1设计一个六进制计数器自底向上(BottomtoUp)的主要设计步骤第二步：进行电路设计。假设六进制计数器采用约翰逊计数器。3个触发器连接应该产生8种状态现在只使用6个状态将其中的010和101两种状态禁止掉。这样六进制计数器的状态转移图如图0—2所示。表0—1触发器状态变化表第四步:由状态转移表得下列方程：假设这里Q2、Q1分别用两个D触发器Q0用JK触发器。表0—2Q2、Q1输出和Q0的J、K输入关系表第五步:由状态方程选通用器件画电路图2.采用通用的逻辑元器件3.在系统硬件设计的后期进行仿真和调试4.主要设计文件是电路原理图0.2.3利用硬件描述语言(HDL)的硬件电路设计方法硬件描述语言HDLHardwareDescriptionLanguage例如一个二选一的选择器的电原理图如图0－4所示用VHDL语言描述的二选一选择器如下：ENTITYmuxISPORT(d0d1sel：INBIT；q：OUTBIT)；ENDmux；ARCHITECTUREconnectOFmuxISBEGINcalc：PROCESS(d0d1sel)VARIABLEtmpltmp2tmp3：BIT；BEGINtmp1:=d0ANDsel；tmp2:=d1AND(NOTsel)；tmp3:=tmplORtmp2；q<=tmp3；ENDPROCESS；ENDconnect；ENTITYmuxIS：：：ENDmux；ARCHITECTUREstructOFmuxIS