采用这种结构的PLD芯片有:Altera的MAX7000,MAX3000系列(EEPROM工艺),Xilinx的XC9500系列(Flash工艺)和Lattice,Cypress的大部分产品(EEPROM工艺) 乘积项结构PLD,全称可编程逻辑器件,是一种高度灵活的数字逻辑设计工具,广泛应用于单片机系统和复杂可编程逻辑设备(CPLD)中。这种结构允许设计者通过编程来定制器件的逻辑功能,以满足特定的应用需求。在本文中,我们将深入探讨基于乘积项的PLD的逻辑实现原理,并通过实例解析其工作方式。 让我们了解这种结构的典型代表,包括Altera的MAX7000和MAX3000系列,它们采用了EEPROM工艺;Xilinx的XC9500系列,使用了Flash工艺;以及Lattice和Cypress的许多产品,同样基于EEPROM工艺。这些PLD芯片的共同特点是它们都基于乘积项结构来实现逻辑功能。 乘积项结构的PLD主要由三个核心部分组成:宏单元(Macrocell)、可编程连线(PIA)和I/O控制块。宏单元是PLD的基础构建模块,能够执行基本的逻辑运算。在图1中,蓝色部分表示多个宏单元的集合。可编程连线负责信号的传递,将宏单元相互连接。I/O控制块则对输入输出的电气特性进行管理,如集电极开路输出、摆率控制和三态输出等功能。 每个宏单元内部包含一个乘积项阵列和一个可编程D触发器。乘积项阵列是一个与或阵列,每个交叉点的可编程熔丝决定了信号的“与”逻辑。而乘积项选择矩阵则是一个“或”阵列,这两个部分结合可以实现任意的组合逻辑。可编程D触发器的时钟和清零输入可以自由配置,既可以从全局信号源获取,也可以由内部逻辑(即乘积项阵列)生成。如果不需要触发器,可以绕过它,直接将信号输出到PIA或I/O引脚。 为了更好地理解PLD的工作原理,我们可以分析一个简单的逻辑电路,例如图3所示的电路,其中输出f = (A + B) * C * (!D)。在PLD中,这个逻辑可以被分解为两个乘积项f1 = A * C * (!D) 和 f2 = B * C * (!D)。A、B、C和D的输入经过PIA产生相应的反变量,然后通过可编程熔丝阵列形成f1和f2的与逻辑。通过或门将这两个乘积项相加,实现f的逻辑功能。D触发器的实现则直接利用宏单元内的可编程D触发器,其时钟信号通过全局时钟通道直接连接到触发器的时钟端。 对于更复杂的电路,单个宏单元可能无法满足需求。这时,可以通过并联扩展项和共享扩展项将多个宏单元连接在一起,宏单元的输出还可以连接到PIA,作为其他宏单元的输入。这样的设计使得PLD能够处理复杂的逻辑表达式,具有很高的灵活性。 基于乘积项的PLD通常采用非易失性存储技术,如EEPROM或Flash,这使得器件在电源断电后仍能保持其编程状态,无需外部存储芯片的支持。因此,这些PLD在系统上电时即可立即投入工作,为工程师提供了极大的便利。 总结来说,乘积项结构PLD通过其特有的宏单元、可编程连线和I/O控制块,结合与或阵列和可编程D触发器,实现灵活的逻辑设计。这种结构使得设计者能够快速、高效地实现各种复杂的数字逻辑功能,广泛应用于嵌入式系统和数字电路设计中。
2026-01-19 12:13:36 86KB CPLD
1
0 引言   短波信道存在多径时延、多普勒频移和扩散、高斯白噪声干扰等复杂现象。为了测试短波通信设备的性能,通常需要进行大量的外场实验。相比之下,信道模拟器能够在实验室环境下进行类似的性能测试,而且测试费用少、可重复性强,可以缩短设备的研制周期。所以自行研制信道模拟器十分必要。   信道模拟器可选用比较有代表性的 Watterson 信道模型 ( 即高斯散射增益抽头延迟线模型 ) ,其中一个重要环节就是快速产生高斯白噪声序列,便于在添加多普勒扩展和高斯白噪声影响时使用。传统的高斯白噪声发生器是在微处理器和 DSP 软件系统上实现的,其仿真速度比硬件仿真器慢的多。因此,选取 FPGA 硬件平 在电子设计自动化(EDA)和可编程逻辑器件(PLD)领域,利用FPGA(现场可编程门阵列)产生高斯白噪声序列是一种高效的方法,尤其在构建信道模拟器时至关重要。信道模拟器用于模拟真实环境下的通信信道特征,例如短波通信信道,这些信道常常受到多径时延、多普勒频移和高斯白噪声的干扰。通过模拟这些现象,可以对通信设备进行性能测试,节省大量外场实验的成本,并增强测试的可重复性。 Watterson信道模型是一种广泛应用的信道模拟模型,它基于高斯散射增益抽头延迟线,其中需要快速生成高斯白噪声序列。传统方法是在微处理器或数字信号处理器(DSP)上实现,这种方法在速度上远不及硬件仿真。FPGA硬件平台则提供了更快速、全数字化处理的解决方案,具有更低的测试成本、更高的可重复性和实时性。 本文介绍了一种基于FPGA的高斯白噪声序列快速生成技术。该技术利用均匀分布与高斯分布之间的映射关系,采用折线逼近法在FPGA中实现。这种方法简便、快速且硬件资源占用少,使用VHDL语言编写,具备良好的可移植性和灵活性,可以方便地集成到调制解调器中。 生成均匀分布的随机数是关键步骤。m序列发生器是一种常用的伪随机数生成器,由线性反馈移位寄存器(LFSR)产生,其特点是周期长、统计特性接近随机。m序列的周期与LFSR的级数有关,例如,采用18级LFSR,对应的本原多项式为x18+x7+1,可以生成(2^18-1)长度的序列。然而,由于LFSR的工作机制,相邻的序列状态并非完全独立,因此需要降低相关性。 降低相关性可以通过每隔2的幂次个时钟周期输出一次状态值来实现,这样不会影响m序列的周期,同时减少了相邻样点的相关性。这种方法不需要额外的硬件资源,如交织器,从而节省了FPGA的资源。 接着,从均匀分布转化为高斯分布,通常采用Box-Muller变换或者Ziggurat算法。文中提到的是通过均匀分布和高斯分布之间的映射关系进行转换。具体方法未在给出的部分中详细阐述,但通常涉及到将均匀分布的随机数映射到具有特定均值和方差的高斯分布。 通过FPGA实现的高斯白噪声生成方案,结合有效的均匀分布到高斯分布转换方法,可以在实验室环境中快速模拟短波通信信道的噪声特性,对通信设备的性能进行精确评估。这样的设计有助于提高研发效率,降低测试成本,并为通信系统的设计和优化提供有力支持。
2026-01-06 16:15:05 292KB EDA/PLD
1
引言   科里奥利质量流量计(Corioils Mass Flowmeter,简称CMF)是一种利用流体在振动管内产生与质量流量成正比的科氏力为原理所制成的一种直接式质量流量仪表。当前,基于此原理已开发研制了多种科氏流量计并得到广泛应用。但是,它们普遍存在精度低、体积大、功耗大等问题。我们利用PLD器件开发研制了新一代U形双管式科氏质量流量计。它可以侦测流体的流速、密度、流量、温度等指标,与现在普遍使用的科氏流量计相比具有体积小、功耗低、功能强、精度高、适应性强等特点,具有较大的推广价值。   本文主要这种新型科氏质量流量计的系统工作原理,数字系统的设计、实现及关键技术,并给出了实际应用结
2025-07-12 10:24:03 109KB EDA/PLD
1
O 引言   波束控制系统的基本功能是给天线阵列中各个移相器提供所需要的控制信号。除此基本功能外,现代雷达还要求波束控制系统高速高效、低成本、小型化,并具有波束控制分系统的自检;根据工作频率,进行初相位在线补偿;天线相位码随机馈相等功能。同时,在设计生产过程中,为了配合其他系统的检测,还需要在雷达的不同工作模式下完善调试功能。另外,在雷达的长期使用过程中,要求单个组件维修时,波束控制组件驱动板能在脱机状态下正常工作。   这里展开介绍一种有源相控阵雷达波束控制系统的硬件平台及软件设计。   1 系统原理   为降低电路成本和增加系统可靠性,该系统采用设备量少、维修方便、可靠性高的集中式 本文主要探讨了一种基于FPGA(Field Programmable Gate Array)的雷达波束控制系统设计,该设计应用于EDA(Electronic Design Automation)/PLD(Programmable Logic Device)领域。波束控制系统是雷达系统的关键组成部分,其核心任务是为天线阵列中的移相器提供所需的控制信号,以实现精确的波束指向和扫描。 现代雷达对波束控制系统提出了更高的要求,包括高速高效、低成本、小型化,以及具备自我检测功能。系统需能根据工作频率进行初相位在线补偿,执行随机馈相策略,同时在不同工作模式下提供调试功能,确保单个组件维修时仍能正常运行。 该设计采用了集中式运算、分布式驱动的架构,运算板负责波束控制算法的计算和信号处理,而驱动板则完成译码和驱动任务。运算板利用FPGA实现快速的数据处理,以满足在500微秒内完成控制指令接收和波束控制码传输的需求。此外,运算板上的存储器允许实时更新补偿数据。系统采用自定义总线通信协议,以接收雷达控制指令并反馈阵面信息。 驱动板硬件设计中,单片机和EPLD(复杂可编程逻辑设备)共同实现驱动、译码、自检等功能,同时考虑到单独调试时的控制需求。为了降低成本,硬件设计尽可能简化,但仍能保证功能的完整性。 软件设计方面,重点在于FPGA程序的设计。阵面被分为四个子阵面,根据不同的工作模式(全孔径SAR模式和子孔径GMTI模式)进行波束控制。两片FPGA协同工作,通过四路差分串行码传输数据,其中包括两路数据码、一路地址码和一路时钟码。串口核、SRAM和FIFO分别用于调试、存储控制码和临时存储计算结果,确保了系统的灵活性和准确性。 本文介绍的基于FPGA的雷达波束控制系统设计充分利用了FPGA的并行处理能力,结合优化的硬件和软件架构,实现了现代雷达系统对波束控制的复杂需求,兼顾了性能、成本和可维护性。
2025-04-16 23:22:00 268KB EDA/PLD
1
导读:利用Saber仿真软件完成无刷直流电机控制系统的研究分析。分别对控制系统中的位置传感器、电子换向器、三相逆变电路进行研究与分析,并完成仿真模型的搭建、功能验证和性能分析,最后对各功能模块进行有机整合。完成控制系统的整体仿真试验,仿真结果证明,系统设计合理,其仿真结果与理论分析相吻合。   无刷直流电机是在有刷直流电机的基础上发展起来。1955年,美国的D.Harrison等人首次申请用晶体管换向电路代替有刷电机机械电刷的专利,标志这现代无刷直流电机的诞生。   相对于有刷电机,无刷直流电机采用电子换向代替了机械换向,转速高,输出功率大,寿命长,散热好,无换向火花,噪声低,可在高空稀薄
2025-04-07 17:04:17 296KB EDA/PLD
1
Lattice ispLEVER开发工具中关于ispMACH4000系列CPLD的一些常用constraint选项要点如下:   1. Dt_synthesisEDA   Yes: 允许fitter使用宏单元中的T触发器来节省乘积项(PT )资源。建议选Yes。   2. Xor_synthesis   Yes: 允许fitter使用宏单元中的硬XOR门来节省乘积项(PT )资源。   当寄存器的输入包含异步输入引脚信号时,由于目前ispLEVER版本优化时考虑不够全面,应避免使用Yes选项。否则,最好选Yes。   3.  Nodes_collapsing_mode   Fma 在电子设计自动化(EDA)和可编程逻辑器件(PLD)领域,ispMACH 4000系列CPLD是Lattice Semiconductor公司提供的一种广泛应用的复杂可编程逻辑器件。在设计过程中,优化参数的选择对于实现高效、可靠的硬件设计至关重要。本文将详细探讨ispLEVER开发工具中关于ispMACH 4000系列CPLD的一些关键约束选项,以帮助开发者更好地理解和利用这些工具。 1. **Dt_synthesisEDA**: 这个选项控制fitter是否可以使用宏单元内的T触发器来节省乘积项(PT)资源。设置为"Yes"通常推荐,因为它允许更有效的资源利用,尤其是在资源紧张的情况下。 2. **Xor_synthesis**: 当此选项设为"Yes"时,fitter会利用宏单元中的硬XOR门来节省PT资源。然而,如果设计中的寄存器输入包含异步输入引脚信号,当前ispLEVER版本的优化可能不完全理想,这时应谨慎使用。如果异步信号不是问题,建议选择"Yes"以提高资源效率。 3. **Nodes_collapsing_mode**: 这个选项提供了不同的优化策略: - **Fmax**: 优先考虑速度性能,适用于对系统运行速度有较高要求的情况。 - **Area**: 以最佳资源利用率为目标,适用于资源有限但对性能要求不高的设计。 - **Speed**: 在保证速度性能的同时尽可能节约资源,适用于需要平衡速度和资源的设计。 根据具体设计需求,选择合适的模式进行优化。 4. **Max_pterm_collapse**: 这个参数限制了每个宏单元可使用的最大乘积项数。通常使用默认值,但如果遇到fit失败,可以尝试降低该值,或者结合**Max_fanin**一起调整。 5. **Max_fanin**: 定义了每个宏单元的最大扇入数。默认值通常足够,但在fit失败时,可以降低此值,以解决布局和布线问题。 6. **Max_fanin_limit** 和 **Max_pterm_limitEDA**: 这两个参数主要针对Fmax优化模式,用于处理关键路径上的复杂逻辑导致的fit失败。降低这两个值可能有助于fit通过,但可能会牺牲性能。 7. **Clock_enable_optimization**: 选择"Keep_all"可以节省资源,但可能影响速度。根据设计需求权衡资源使用和速度性能。 8. **Auto_buffering_for_high_glb_fanin**: 当全局布线块(GLB)的扇入数过高,选择"On"可以让fitter自动添加buffer减少扇入数,虽然这会增加延迟。在锁定引脚且GLB扇入问题突出时,可以考虑启用此选项。 9. **Auto_buffering_for_low_bonded_io**: 对于使用输入寄存器的设计,特别是256MC/64IO配置,如果输入寄存器锁定到特定GLB或数量较多,导致fit失败,可以开启此选项,但同样会增加延迟。 理解并熟练运用这些ispMACH 4000系列CPLD的优化参数,能够帮助设计者更有效地利用资源,提高设计的性能和可靠性,同时也能解决在fit过程中可能出现的问题。在实际设计中,建议根据设计的具体需求和目标,灵活调整这些参数,以达到最佳的硬件实现效果。
2024-10-17 16:53:40 54KB EDA/PLD
1
以Lattice公司的ispLSI1032E为被测对象,设计出一套测试装置,对该芯片的性能指标和可能出现的故障进行测试。本装置只需配置三次电路和施加相应的测试向量就能对芯片进行全面的测试,提高了测试效率,实用价值很高。 本文主要探讨了一种针对Lattice公司ispLSI1032E CPLD器件的测试系统设计,该系统旨在高效地评估芯片的性能指标并检测可能存在的故障。CPLD(Complex Programmable Logic Device),即复杂可编程逻辑器件,因其可重复编程的特性,近年来在诸多领域逐渐替代了ASIC(Application-Specific Integrated Circuit),成为电子系统设计中的优选解决方案。 ispLSI1032E是Lattice半导体公司ispLSI系列的一员,具有高密度、低功耗、可重构性以及在系统编程等优点。器件内部包含192个寄存器,64个通用I/O管脚,8个专用输入管脚,4个专用时钟输入管脚,以及一个全局布线区(GRP)。基本逻辑单元GLB(Generic Logic Block)是ispLSI1032E的核心,每个GLB由18个输入、一个可编程的与/或/异或阵列和4个多功能输出组成。GLB的输入和输出均可以通过GRP实现灵活互联。 测试系统的架构主要包括上位机软件、通信电缆、控制电路和被测CPLD。上位机通过USB转串口线与控制电路通信,发送测试命令,并接收测试响应进行分析和显示。控制电路采用Lattice的ispMACH4A5系列芯片M4A5-192,其宏单元数量和逻辑资源满足ispLSI1032E的测试需求,负责接收命令、发送控制信号、测试向量及接收测试数据。 测试过程采用分治策略,将测试分为三次电路配置。设置I/O0~I/O31为输入,I/O32~I/O63为输出,然后反之,最后进行内部组合逻辑功能测试。此外,系统具备自检功能,确保测试前设备无问题。测试步骤包括: 1. **配置电路一的测试**: - 输入输出基本功能测试:通过输入特定值,分析返回数据,识别故障引脚。 - 传输延迟测试:使用示波器测量不同BANK间的传输延时。 - 输入信号阈值测试:通过A/D转换芯片检查芯片对输入信号的响应。 测试系统的高效性在于仅需三次配置和对应测试向量,即可全面覆盖性能指标和故障检测,降低了测试成本,提高了测试效率。这种测试方案对于CPLD器件的生产和维护具有很高的实用价值,尤其适用于通信、医疗、工业控制等广泛应用CPLD技术的领域。
2024-08-01 19:23:32 166KB PLD测试 性能指标 测试效率
1
1 引 言   移相信号发生器属于信号源的一个重要组成部分,但传统的模拟移相有许多不足,如移相输出波形易受输入波形的影响,移相角度与负载的大小和性质有关,移相精度不高,分辨率较低等。而且,传统的模拟移相不能实现任意波形的移相,这主要是因为传统的模拟移相由移相电路的幅相特性所决定,对于方波、三角波、锯齿波等非正弦信号各次谐波的相移、幅值衰减不一致,从而导致输出波形发生畸变。目前利用DDS技术产生信号源的方法得到了广泛的应用,但是专用DDS芯片由于采用特定的集成工艺,内部数字信号抖动很小,不可以输出高质量的模拟信号。随着现代电子技术的发展,特别是随单片机和可编程技术的发展而兴起的数字移相技术却
2024-04-03 17:07:50 81KB EDA/PLD
1
摘要:针对一些恶劣的电磁环境对随机存储器(RAM)电路误码影响的情况,根据纠错编码的基本原理,提出简单实用的能检查两位错误并自动纠正一位错误的EDAC算法;通过VHDL语言编程设计,由FPGA器件来实现,并给出仿真结果。 关键词:错误检测与纠正(EDAC) 汉明距离 FPGA VHDL引 言  在一些电磁环境比较恶劣的情况下,一些大规模集成电路常常会受到干扰,导致不能正常工作。特别是像RAM这种利用双稳态进行存储的器件,往往会在强干扰下发生翻转,使原来存储的"0"变为"1",或者"1"变为"0",造成的后果往往是很严重的。例如导致一些控制程序跑飞,存储的关键数据出错等等。现在,随着芯片集
1
摘 要:当今,数字时代的核心动力便是单片机,DSP ,PLD/ EDA ,以其各自的特点满足了各种需要,推动着信息技术的快速发展。这里将对这三类电子产品分别加以介绍,并作比较和分析。   关键词:单片机(Single - chip Microcomputer) ;数字信号处理(DSP) ;可编程逻辑器件( PLD) / 电子设计自动化( EDA) 引言   信息技术正在快速发展,其应用已经深入到各个领域各个方面。如今越来越多的电子产品向着智能化、微型化、低功耗方向发展,其中有的产品还需要实时控制和信号处理。电子系统的复杂性在不断增加,它迫切要求电子设计技术也有相应的变革和飞跃。使用纯SSI 数
1