cpld 数字系统设计
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考试题型:简答题,程序语句解释,程序填空,编程EDA就是以计算机为工作平台,以EDA软件工具为开发环境,以PLD器件或者ASIC专用集成电路为目标器件设计实现电路系统的一种技术。
现代EDA技术的特征:1,、采用硬件描述语言进行设计2、逻辑综合与优化3、开放性和标准化4.、更完备的库。
数字系统设计技术:1、Topdown即自顶向下的设计。
这种设计首先从系统设计下手,在顶层进行功能方框图的划分和结构设计。
须经过“设计—验证—修改设计再验证”的过程,不断反复,直到结果能够实现所要求的功能,并在速度、功耗、价格和可靠性方面实现较为合理的平衡。
2、Bottomup设计,即自底向上的设计,由设计者调用设计库中的元件(如各种门电路、加法器、计数器等) ,设计组合出满足自己需要的系统。
不仅效率低、成本高而且易出错。
IP:原来的含义是指知识产权、著作权,在IC设计领域指实现某种功能的设计。
IP核(IP模块):指功能完整,性能指标可靠,已验证的、可重用的电路功能模块。
IP复用:软IP--用VHDL等硬件描述语言描述的功能块,但是并不涉及用什么具体电路元件实现这些功能。
固IP完成了综合的功能块。
硬IP供设计的最终阶段产品:掩膜。
基于IP复用的开发帮助设计者节省时间,缩短开发周期,避免重复劳动。
可编程逻辑阵列PLA,可编程与阵列或阵列,输出电路固定。
可编程阵列逻辑PAL,可编程与阵列,或阵列输出电路固定。
FPGA是一种半定制的器件,器件内已做好各种逻辑资源,用户只需对器件内的资源编程连接就可实现所需要的功能。
ASIC指用全定制的方法来实现设计的方式,它在最底层,即物理版图级实现设计,因此也称为掩膜ASCI。
CPLD即复杂可编程逻辑器件,是从EPLD改进而来的。
逻辑综合:RTL级描述转换到逻辑门级(包括触发器)。
版图综合或结构综合:从逻辑门表示转换到版图表示,或转换到PLD器件的配置网表表示。
综合器是能够自动实现上述转换的软件工具,是能将原理图或HDL语言描述的电路功能转化为具体电路结构网表的工具。
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。