1、PLD器件基礎(chǔ)及開發(fā)系統(tǒng)介紹,可編程邏輯器件基礎(chǔ) ABEL語言介紹 ispEXPERT System介紹,可編程邏輯器件基礎(chǔ),集成邏輯器件的分類,集成邏輯器件的特點(diǎn),含CPU的微處理器 在時(shí)鐘脈沖作用下不斷執(zhí)行用戶的軟件程序，用戶編程并不對其硬件結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，它的工作速度一般較低； 標(biāo)準(zhǔn)邏輯器件 使用方便、價(jià)格便宜，但其規(guī)模一般較小，一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)往往要用幾十片甚至上百片標(biāo)準(zhǔn)邏輯器件來完成； 半定制、全定制ASIC 產(chǎn)品開發(fā)需要半導(dǎo)體廠家參與，周期長、費(fèi)用高，其開發(fā)不可能普及； PLD器件 （1）邏輯功能可編程。（2）器件規(guī)模很大。（3）工作速度很高。（4）使用相對復(fù)雜。,PLD的基本結(jié)構(gòu),輸入

2、電路產(chǎn)生輸入變量的原變量和反變量 與陣列產(chǎn)生輸入變量的與項(xiàng)（乘積項(xiàng)） 或陣列對乘積項(xiàng)有選擇地進(jìn)行或運(yùn)算 輸出電路產(chǎn)生輸出信號(hào)，提供反饋信號(hào),PLD的工作原理,在數(shù)字電路的設(shè)計(jì)中，輸出總可以用“與或”形式的邏輯函數(shù)來表示，從而用若干與門和或門就可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)邏輯函數(shù)。而PLD器件內(nèi)部電路的核心就是與陣列和或陣列，因此可以用來實(shí)現(xiàn)任意函數(shù)。,例如，對邏輯函數(shù) ，用PLD表示法連接后的完整邏輯圖如圖所示。,傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法：設(shè)計(jì)要求真值表函數(shù)表達(dá)式化簡或變換電路圖,現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法：設(shè)計(jì)要求用HDL語言描述功能編譯、化簡和仿真邏輯綜合下載到可編程器件,常見HDL語言：ABELHDL語言、VHDL語言、Veri

3、log語言,HDL語言描述方法：邏輯方程、高級(jí)語言、真值表、狀態(tài)圖描述等,用PLD設(shè)計(jì)數(shù)字邏輯電路的方法,例：如一個(gè)四位二進(jìn)制數(shù)A4A3A2A1，試設(shè)計(jì)一個(gè)判斷電路，當(dāng)四位二進(jìn)制數(shù)大于等于2，小于等于10時(shí)，輸出為“1”，其它為邏輯“0”。,真值表（略） 邏輯式（略） 化簡，得： 電路圖（略）,邏輯功能的硬件語言描述,解： （一）用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法：,（二）用ABELHDL語言描述如下：,MODULE decode “定義設(shè)計(jì)模塊名為decode A4，A3，A2，A1 PIN； “定義輸入信號(hào) Z PIN； “定義輸出信號(hào) A=A4.A1； “定義集合 EQUATIONS “表示以下用邏輯方程描

4、述功能 WHEN(A=2):“,.?,共計(jì)個(gè) ASCII碼字符,標(biāo)識(shí)符,標(biāo)識(shí)符必須以字母或下劃線開始； 標(biāo)識(shí)符最長不能超過31個(gè)字符； 除第一個(gè)字符外，標(biāo)識(shí)符可以包含大寫字母，小寫字母，數(shù)字及下劃線，但不允許出現(xiàn)空格； 標(biāo)識(shí)符與大小寫字母有關(guān)； 關(guān)鍵字不能用作標(biāo)識(shí)符。,標(biāo)識(shí)符是由標(biāo)識(shí)器件、器件引腳、節(jié)點(diǎn)、集合、輸入輸出信號(hào)等的合法字符串組成。,關(guān)鍵字,注意,與標(biāo)識(shí)別符不同，關(guān)鍵字不區(qū)分大小寫！,關(guān)鍵字又稱保留標(biāo)識(shí)符，它代表某種處理功能。 CASEDEVICEELSEENABLEEND ENDCASEENDWITHEQUATIONSFLAGFUSES GOTOIFINISTYPELIBRARY

5、MACROMODULENODEPINSTATE STATE_DIAGRAMTEST_VECTORSTHENTITLE TRUTH_TABLEWITH,字符串,例,TITLE 1 bit full adder；,字符串是包含在單引號(hào)內(nèi)的合法字符序列，通常用于標(biāo)題語句、標(biāo)記語句以及管腳和節(jié)點(diǎn)說明語句。,注釋段,注釋是對源文件的進(jìn)一步解釋，注釋段以雙引號(hào)開始，以另一個(gè)雙引號(hào)或換行符結(jié)束。,MODULE Basic_logic “gives the module a name”,例,數(shù)的表示,可用二進(jìn)制、八進(jìn)制、十進(jìn)制和十六進(jìn)制來表示。,常量,常量用來表示值不變的量。常量可以分為：一般常量和特殊常量。

6、,注意,特殊常量值用大小寫均可，但前后兩個(gè)“.”不能省略！,運(yùn)算及運(yùn)算符,表達(dá)式及等式,表達(dá)式是標(biāo)識(shí)符和運(yùn)算符的組合，表達(dá)式中各種運(yùn)算具有不同的優(yōu)先級(jí),集合,集合用來表示成組或成批處理的信號(hào)或常量，集合中的每一個(gè)獨(dú)立分量稱為該集合的元素。引入集合的目的是為了簡化書寫，并使可讀性更好。集合有兩種定義方法：,枚舉法： Din = D7,D6,D5,D4,D3,D2,D1,D0 ; 界限符法： Din = D7.D0 ；,注意,枚舉法與界限符法可以聯(lián)合使用。 只有類型相同、長度相同的集合才可一起參與運(yùn)算。,ABEL源文件的基本結(jié)構(gòu),ABEL源文件是由一個(gè)或多個(gè)相互獨(dú)立的模塊組成，每個(gè)模塊包括一個(gè)或多

7、個(gè)完整的邏輯描述。簡單的源文件可以只包含一個(gè)模塊，而復(fù)雜的源文件可能包括多個(gè)模塊。,MODULE模塊名 接口說明語句 標(biāo)題語句 說明語句 布爾方程段、真值表段、狀態(tài)圖段、 熔絲狀態(tài)段、異或因子段 測試矢量段 END 模塊名,模塊基本結(jié)構(gòu)如下：,模塊說明語句,格式： MODULE模塊名 END模塊名,行末沒有分號(hào)。 若將該模塊作為一個(gè)自定義元件（宏塊），則模塊名應(yīng)與自定義元件名相同。,注意,例： MODULE 1_bit_adder END,標(biāo)題語句,字符串通常為該模塊的內(nèi)容提示。 標(biāo)題語句不影響任何邏輯描述及運(yùn)算結(jié)果，可以省略。,格式： TITLE字符串;,例： TITLE4 bit bina

8、ry counter;,注意,器件說明語句,格式： 器件標(biāo)識(shí)符DEVICE字符串;,例： U1DEVICEP16V8C;,器件說明語句用來把模塊中所用器件的標(biāo)識(shí)符與實(shí)際PLD器件相聯(lián)系。 在ispEXPERT軟件中，該語句可忽略。,注意,管腳及節(jié)點(diǎn)說明語句,管腳標(biāo)識(shí)符要與管腳號(hào)一一對應(yīng)，但在ispEXPERT中管腳號(hào)可以省略。 缺省情況下，管腳屬性為組合型COM。 一個(gè)信號(hào)可以包含多個(gè)屬性。,格式： 標(biāo)識(shí)符 PIN(或NODE) ISTYPE 屬性;,例： A pin; B,Cpinistype REG; Z1,Z2 node istype COM;,注意,常量說明語句,例： C,X=.C.,

9、.X.; ON,OFF=0,1;,格式： 標(biāo)識(shí)符常量表達(dá)式;,邏輯方程描述,格式： EQUATIONS 邏輯方程式;,例： equations S=!A,組合型輸出賦值為“=”，寄存器型輸出賦值為“：=”。 在邏輯方程描述中可以使用WHEN-THEN-ELSE語句。,注意,WHEN-THEN-ELSE語句,例： when (A=B) then Z=0; else Z=1;,若有多個(gè)邏輯方程，可以放在大括號(hào)中。 WHEN-THEN-ELSE語句可以嵌套使用。,注意,格式： WHEN 條件 THEN 邏輯方程1; ELSE 邏輯方程2;,真值表描述,格式： TRUTH_TABLE(輸入標(biāo)識(shí)符集-輸

10、出標(biāo)識(shí)符集) 輸入值-輸出值; TRUTH_TABLE(輸入標(biāo)識(shí)符集:輸出標(biāo)識(shí)符集) 輸入值:輸出值;,例： truth_table(A,B-S) 0,0-0; 0,1-1; 1,0-1; 1,1-0;,狀態(tài)圖描述,格式： STATE_DIAGRAM狀態(tài)寄存器標(biāo)識(shí)符 狀態(tài)表達(dá)式：方程式；,狀態(tài)圖是一種直觀描述時(shí)序邏輯的方法，狀態(tài)圖描述方式是由狀態(tài)圖標(biāo)題語句，狀態(tài)描述語句和狀態(tài)轉(zhuǎn)移語句三部分組成。,具體見時(shí)序電路,測試矢量,測試矢量與真值表描述在形式上相似。,格式： TEST_VECTORS(輸入標(biāo)識(shí)符集-輸出標(biāo)識(shí)符集) 輸入值-輸出值;,例： TEST_VECTORS(A,B-S) 0,0-0

11、; 0,1-1; 1,0-1; 1,1-0;,注意,指示字,格式： directive options；,指示字的作用就是指導(dǎo)編譯軟件對源文件作相應(yīng)的處理。靈活地應(yīng)用指示字可以簡化源文件的編寫和調(diào)試。引導(dǎo)指示字的關(guān)鍵詞為“” 。,ABEL語言中的指示字為： ALTERNATE CARRY CONST DCSET DCSTATE EXPR EXIT IF IFB IFDEF IFIDEN IFNB IFNDEF IFNIDEN INCLUDE IRP IRPC MESSAGE ONSET PAGE RADIX REPEAT SETSIZE STANDARD,常用指示字：,例： STATE_DIA

12、GRAM “狀態(tài)圖描述 CONST n=0； REPEAT 10 STATE n：IF (nS)“四位全加器測試矢量 const m=0;“定義常數(shù)變量m repeat 16 const n=0; “定義常數(shù)變量n repeat 16 m,n,0-(m+n); m,n,1-(m+n+1); const n=n+1; const m=m+1;,格式：CONST id=expr；用于對新的常量進(jìn)行定義；,格式：REPEAT number_expr block；將某些語句重復(fù)執(zhí)行若干次。,ispEXPERT System介紹,概述,ispEXPERT System集成開發(fā)軟件是由Data I/O公司

13、開發(fā)的一個(gè)通用的可編程邏輯器件開發(fā)軟件。能夠支持Lattice公司的ispLSI、pLSI、ispGAL、ispGDS器件及全新系列GAL器件的設(shè)計(jì)、編譯和邏輯模擬。 ispEXPERT System支持原理圖輸入和ABEL硬件描述語言（HDL）輸入，還包括編譯、模擬和仿真的功能。I Lattice的pDS+ Synario適配軟件與ispEXPERT緊密結(jié)合，形成多層次邏輯綜合、自動(dòng)邏輯分割與自動(dòng)器件映射功能。,Synario使用步驟,具體操作,初始工作：啟動(dòng)、創(chuàng)建項(xiàng)目、選擇器件等 輸入原理圖 自定義元件（宏塊，Block Symbol) 選擇邏輯門和I/O PAD元件 連線：小方框消失則說

14、明已連好 命名節(jié)點(diǎn)（Net） 添加I/O標(biāo)注 定義管腳屬性 輸入ABEL源文件 建立測試向量 資源編譯（自下而上）、優(yōu)化 查看仿真結(jié)果 器件適配并產(chǎn)生JEDEC文件、查看報(bào)告 下載JEDEC文件到器件、進(jìn)行功能測試,實(shí)例1四位奇偶校驗(yàn)器,MOUDLE XOR4 TITLE 4 BITS ODD AND EVEN VERIFY A,B,C,D,Z PIN ISTYPE COM; Z1,Z2 NODE; EQUATIONS Z1=A$B; Z2=C$D; Z=Z1$Z2; TEST_VECTORS(A,B,C,D-Z) 0,0,0,0-0; 0,0,1,0-1; 1,1,0,0-0; 1,0,1,1-1; 1,1,1,1-0; EN