FPGA系统设计初级培训班_总本.pdf
根据提供的文件信息,我们可以将其中的关键知识点归纳如下: ### FPGA基础知识 #### FPGA定义与特性 - **FPGA**: Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列,是一种半导体设备,其内部包含大量的可配置逻辑块(CLB)以及连接这些逻辑块的可编程互连线。 - **ISP**: In-System Programmable,指可以在系统内直接对FPGA进行编程而无需取出芯片。 - **Configuration**: EEPROM、Flash等存储技术用于保存FPGA的配置数据。 - **JTAG**: Joint Test Action Group,一种用于测试和调试硬件的标准接口。 #### 数字集成电路发展历程 - 从**电子管**到**晶体管**再到**中小规模集成电路**,最后发展至**超大规模集成电路(VLSIC)**。 - **专用集成电路(ASIC)**是为特定应用定制的集成电路。 - **可编程逻辑器件(FPGA/CPLD)**具有灵活性和可重配置性,在许多领域得到广泛应用。 ### 可编程技术历史 - **PROM**: Programmable ROM,可编程只读存储器,只能一次写入数据。 - **EPROM**: Erasable Programmable ROM,可擦除可编程只读存储器,通过紫外线擦除数据后可以重新编程。 - **EEPROM**: Electronic Erasable Programmable ROM,电擦除可编程只读存储器,可以通过电擦除的方式多次编程。 - **Flash**: 闪存,分为NOR Flash和NAND Flash两种类型,是非易失性的长期存储器,基于块进行读写操作。 - **PAL**: Programmable Array Logic,可编程阵列逻辑,由可编程的“与”阵列和固定的“或”阵列组成。 - **GAL**: Generic Array Logic,通用阵列逻辑,是在PAL基础上发展的,提供了更多的灵活性和功能。 - **CPLD**: Complex Programmable Logic Device,复杂可编程逻辑器件,内部结构以逻辑宏单元为基础。 ### FPGA设计与开发 #### FPGA设计工具 - **Quartus II**: Altera公司提供的一套完整的FPGA开发工具。 - **ISE**: Xilinx公司的FPGA开发工具。 #### FPGA设计语言 - **Verilog HDL**: 最常用的设计输入语言之一,支持结构化和行为化的描述方式。 - **VHDL**: 另一种广泛使用的硬件描述语言,语法更为严格。 #### FPGA设计流程 1. **设计输入**: 使用Verilog HDL或VHDL等语言编写代码。 2. **综合**: 将高级设计转换为低级电路表示形式。 3. **布局布线**: 完成物理设计布局。 4. **时序分析**: 检查设计是否满足时序要求。 5. **配置**: 将设计下载到FPGA中。 #### FPGA仿真与调试 - **功能仿真**: 验证设计的功能正确性。 - **时序仿真**: 检查设计的实际运行情况。 - **硬件调试**: 在硬件平台上调试设计。 ### SOPC系统设计 #### SOPC基础知识 - **SOPC**: System-On-a-Programmable-Chip,系统在可编程芯片上,结合了处理器核心、存储器控制器和其他外围设备的完整系统。 - **NIOS II**: Altera推出的一款软核处理器,用于构建SOPC系统。 #### SOPC设计流程 1. **定义需求**: 明确系统的目标和性能指标。 2. **系统设计**: 构建系统架构,选择合适的处理器和外围设备。 3. **集成开发**: 使用SOPC Builder等工具进行系统集成。 4. **软件开发**: 编写应用程序,并使用NIOS II IDE进行编译和调试。 5. **系统测试**: 在硬件平台上进行功能和性能测试。 以上内容概述了FPGA系统设计初级培训班的核心知识点,包括FPGA的基本概念、发展历程、设计工具和技术,以及如何进行SOPC系统的软硬件设计。这对于初学者来说是非常宝贵的学习资料。
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