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CPLD考试整理
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2017-11-06
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CPLD/FPGA知识重点归纳,包括ALTERA的编程文件ALTERA的编程文件
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第一章 电子系统设计概论
1、数字系统与数字器件;
数字器件:即数字 IC 芯片。是构成数字系统的基本部件。数字电子系统:是可以完成某种(或多种)特定的、功能不单一的一种电子系统。一般应包含某种控制器及受控
单元。
2、SOC 和 SOPC 近来人们已经能够在单一半导体芯片上设计、制造百万个以上的晶体管,这种高集成度的 IC 芯片已经开始具备以往一个数字系统的全部特性与功能,
这就产生了现代所谓的“单片 系统”(SOC,即 System On a Chip)和 SOPC。
3、构建数字系统的方法以及他们的特点;
[1]标准化的中、小规模数字集成电路
特点:简单易用、价格低廉,应用广泛,集成度较低,功能受限。致使系统构成复杂、功耗高、可靠性偏低。
[2].基于 LSI(大规模集成电路)或 VLSI 的微处理器
特点:CPU、MCU、DSP 依靠执行指令(软件)可以方便的实现几乎任意的数字逻辑功能,其应用灵活性极强。
一般需要一定的数字接口器件相配合;依靠执行软件来完成数字逻辑功能的工作方法导致其工作速度相对较慢,应用范围受到一定的限制。
[3].基于 LSI 或 VLSI 的专用集成电路 ASIC (Application Speci"c Integrated Circuits )
特点:需要专门设计、定制、大规模集成、性能强、功耗低、工作可靠性高、保密性高、大批量应用时成本也较低;
功能专一且不能改变,不适宜在电子产品的研发阶段予以使用。
较高的开发费用、设计与制造周期也较长。只适合在大批量工业应用的场合中使用。
[4].基于 LSI/VLSI 的可编程逻辑器件 PLD
具有设计周期短、风险低、应用灵活系统功能强大、即改即用。
4、PLD 数字系统的特点;
由用户自定义器件的功能、大规模集成。
设计周期短、设计风险低、应用灵活、系统功能强大、功耗低。
用 PLD 来进行数字系统的开发与设计已成为现代电子设计的一种方向与潮流。
5、可编程逻辑器件 PLD(什么是 PLD、为什么会发展 PLD、PLD 器件的优点、PLD 的发展趋势);
[1].可编程器件(PLD)[2]. 现有方法背景:理论和器件的局限性;生产技术背景:VLSI 开发技术背景:EDA,自上而下;市场需求背景:客户需求
[3].1)PLD 集成度高 2)降低功耗,提高可靠性 3)完善先进的 EDA 开发工具 4)提供语言、图形、波形等设计方法,灵活、方便 5)通过仿真工具来验证设计的正确性,提高
设计的成功率 6)可以反复地擦除、编程配置,方便进行设计修改和升级 7)灵活地定义管脚功能,简化应用 8)减轻设计工作量,缩短系统开发时间 9)保密性好。
[4].向高集成度、高速度方向进一步发展; 向 SOPC 方向发展; 向低电压和低功耗方向发展;内嵌多种功能模块;向数、模混合可编程方向发展; IP 内核得到不断发展
6、PLD 与 MCU 的区别;
MCU 是通过软件(指令)来实现预期的功能;
PLD 是通过内部硬件布线、以硬件来实现预期的功能。所以 PLD 完成逻辑功能的工作速度比 MCU 要快得多。
7、EDA 的含义、EDA 设计方法、EDA 应用
[1].电子设计自动化 EDA(Electronic Design Automation)是以电子计算机为设计工具和设计平台、以电子线路硬件描述语言 HDL 为主要系统描述手段,综合现代
CAD(计算机辅助设计)、CAT(计算机辅助测试)、CAE(计算机辅助工程)技术,自动、高速的完成系统电路逻辑编译、逻辑化简、逻辑综 合、逻辑仿真、逻辑优化
直至逻辑芯片版图实现,是一种自动化电子系统与 IC 设计的技术和设计工具。
[2] 以电子线路硬件设计软件化的方法
[3] 1)电子线路设计 2)PCB 设计 3)IC 设计
8、用 EDA 开发 PLD 时的设计输入、设计处理、设计验证包含哪些内容。
原理图输入:HDL 语言输入;波形输入;状态图输入
设计处理:优化和综合;映射;布局与布线;生成编程文件 .设计验证:功能仿真; 时序仿真;在线验证
第二章 可编程逻辑器件基础
1、阵列型简单 PLD 器件的种类及结构组成;
按集成度分:低密度(SPLD)高密度(CPLD)
按结构特点分:阵列型;单元型
按编程次数分:多次可编程;一次可编程
按编程和配置特性分:非易失性器件;易失性器件
阵列型简单 PLD 器件可分成 4 大类型:
分类 名称 与 阵
列
或
阵
列
输出
PRO
M
可 编 程
存储器
固定 可
编
程
固定
PLA
可 编 程
逻 辑 阵
列
可 编
程
可
编
程
固定
PAL
可 编 程
阵 列 逻
辑
可 编
程
固
定
可 组
态
GAL
通 用 逻
辑阵列
可 编
程
固
定
可 组
态
含 存
储器
PAL 与 GAL 不同:用可编程的 OLMC 代替固定连接的或阵列
OLMC 结构:1、一个或门 2、一个异或门 3、一个 D 触发器 4、四个可控多路选择器(2 个 2 选 1 选择器 2 个 4 选 1 选择器)5、一个具有三态功能的非门。
2、现代 PLD 使用的内部编程元件种类;
(1)一次性编程的熔丝(Fuse)或反熔丝(Antifuse)开关;(2)基于浮栅技术的存储器。包括紫外线擦除电编程和电擦除电编程的 EPROM、E2PROM 与 Flash Memory(闪速
存储器,简称为闪存);
(3)允许无限次编程使用的静态存储器 SRAM。
3、PAL 器件的结构和输出类型;
[1].是一种与阵列可编程、或阵列固定的器件。
[2].1)专用输出基本门阵列结构 2)可控极性输出结构 3)可编程输入/输出结构 4)寄存器输出结构
4、简述 GAL 器件的基本结构、特点和工作原理。GAL16V8 的组成,GAL 的输出逻辑宏单元 OLMC 的几种组态和特点。
[1]结构:一个可编程与阵列和一个固定的或门阵列
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