cpld系統(tǒng)設(shè)計(jì)及vhdl語言教程相關(guān)包芯片maxii

1、MAX II CPLD應(yīng)用小冊子無論是設(shè)計(jì)通信、消費(fèi)、計(jì)算機(jī)或工業(yè)應(yīng)用，MAX II器件都能夠?yàn)槌杀竞凸β适芟薜目刂仆ǖ缿?yīng)用提供所需的功能。MAX II更低的價(jià)格，更低的功率和更大的容量使其成為復(fù)雜控制應(yīng)用的理想方案，包括以往不可能在CPLD中實(shí)現(xiàn)的新應(yīng)用。MAX II器件采用了全新 CPLD體系結(jié)構(gòu)，比以往的MAX器件有重大改進(jìn)：價(jià)格減半功耗降至十分之一容量增加四倍性能增加二倍這些優(yōu)勢允許設(shè)計(jì)者將多個(gè)控制應(yīng)用集成到單個(gè)器件中。如圖 1所示，主要的控制通道功能可分為四類：I/O擴(kuò)展、接口橋接、上電順序和系統(tǒng)配置。MAX II器件基于0.18m Flash工藝，是即用型和非易失器件，成本不到上一

2、代MAX器件系列的一半。表1是MAX II器件系列的功能和封裝。注釋：所有器件支持各容量間的垂直移植。TQFP：薄四方扁平封裝FineLine BGA封裝（1.0mm球距）表1. MAX II器件系列概覽特性邏輯單元（LE）典型等效宏單元最大用戶I/O管腳用戶Flash量速度等級最快tPD1（角至角性能）可用封裝EPM240498,1923, 4, 5.5 n100-pin TQFPEPM5707468,1923, 4, 5.5 n100-pQFP144-p256-pin BGAEPM1270,270818,1923, 4, 5.0 n144-pQFP3EPM22102,210,70078,1

3、923, 4, 5.5 n256-pin BGA 324-pin BGA3上電順序大容量MAX II CPLD為設(shè)計(jì)者控制復(fù)雜的關(guān)鍵系統(tǒng)的上電順序提供了所需的邏輯。上電順序是按順序?qū)㈦妷杭虞d到電路板的其它器件上，確保所有的器件正常工作。上電順序通常是一個(gè)多電壓環(huán)境，完成諸如系統(tǒng)上電、系統(tǒng)復(fù)位和片選等功能。這些應(yīng)用一般整合到單個(gè)設(shè)計(jì)中，這樣的設(shè)計(jì)需要非易失的即用MAX II CPLD重可編程大的靈活性支持最及時(shí)的MultiVolt上電管理現(xiàn)今的板子需要多個(gè)電平和更復(fù)雜的控制邏輯來管理上電順序，這樣需要件具有CPLD中最大的容量，能夠在單個(gè)器件內(nèi)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。靈活的MultiVolt I/O

4、也能夠在上電過功能。圖2是典型的器件上電順序應(yīng)用。多條電源線支持不同的器板子背板系 板的背板監(jiān)視互交換插要背板上的進(jìn)行監(jiān)視，持。在圖3中，在上電順序中，CPLD確保了根據(jù)板子上所有器件的需求進(jìn)行上電。該操作通常由一個(gè)狀態(tài)機(jī)完成，它在預(yù)定義的間隔或接收到板子上其它器件的就緒信號控制上電時(shí)序。因?yàn)镃PLD控制著板子上所有器件的復(fù)位，通常也控制著單獨(dú)的片選。和插板的熱MAX II器件監(jiān)著板子背板和從背板拔出。MAX II器件的大力能驅(qū)動LED指示哪快板子，板子的板插槽中。同時(shí)h器能夠多電壓系統(tǒng)上電需要一個(gè)器件即時(shí)啟動，準(zhǔn)備管理印刷電路板（ PCB）上其它電源層的上電順序。隨著板子復(fù)雜度和板上電源層的

5、增加， 上電順序邏輯的復(fù)雜性也件，控制邏輯管理著每個(gè)器件的整個(gè)上電順序。8 V2.5 V3.3 VPrJTAG口也可以用于監(jiān)視上電順序，通過AG在增加。表2是MAX上電順序的特性。IICPLD用于CJTAG將識別的差錯(cuò)送往PC或測試設(shè)備。 JTAG口也可以在上電順序中設(shè)置斷點(diǎn)，減小板級調(diào)試。Chip SelectCP2Altera CorporationBusFigure 2. Multi-Voltagep Management表2.MAX II器件優(yōu)勢：上電順序功能即用性 MultiVolt核最低每I/O管腳成本優(yōu)勢管理PCB上其它器件的上電順序以1.8V，2.5V或3.3V電壓工作，使電源

6、線最短，簡化板子設(shè)計(jì)以更低的成本獲得的I/O功能，用于控總線、復(fù)位和使能每塊板何時(shí)或拔出。MAXII器件系列也支持熱插拔，即器件可以或拔出工作的系統(tǒng)，而不會破拔布局。Board Board系統(tǒng)配置和初始MAX II CPLD具有靈活的接口，用戶Flash換器，是配置和初始化多功能器件的低成本方案。MAX II CPLD合并了分立的Flash快速和容易地配置FPGA、數(shù)字信號處理器、ASSP和ASIC。MAX II CPLD和廠商可以編程為和任何分立的件接口，能夠適應(yīng)由于可用性或成本造成的功能非易失和即用功能優(yōu)配置得所需的配置數(shù)據(jù)確保所有器件在工作之前獲和另程性（ISP）JTAG轉(zhuǎn)換器一個(gè)編程比

7、用MAX II器件化板子的管理器件，簡合并到MAX II器件中，和今后更新間，本最少h標(biāo)準(zhǔn)接口，縮短了面市時(shí)可重編程性例如，MAX II器件在管理FPGA配置的時(shí)候，它能夠?qū)崿F(xiàn)狀態(tài)機(jī)功能執(zhí)置信號。同時(shí)，將比特流使用分立采用一個(gè)分立的微控制器。但是微控制器通常受到一般I/O管腳數(shù)量的限制。子的成本。足系統(tǒng)配。或并行可擦除可編程只（EEPROM）器件，從而減少了部3Altera Corporation優(yōu)勢：系統(tǒng)配置和初始化Figure 3. Board SwapManagement & MonitoringFPGA配置管理和Flash控制器MAX II器件和其它CPLD一樣，可FIFO配置管理MA

8、X II器件將雙方案合并為單，減小了成本和板子空間。如圖5所示，F(xiàn)IFO配置示例說明了FIFO的配置數(shù)據(jù)如何存放在用將比特流從Flash器件到FPGA中。MAX II器件也可在制造片內(nèi)的用戶Flash器而非外部過編程為到Flash器件Flash器。存放的數(shù)據(jù)可以包中的比特流。正如圖4所示，MAXII器件的JTAG轉(zhuǎn)換器能通過MAX II器件的JTAG管腳配置Flash器件。這項(xiàng)功能讓不具備JTAG的 器件使用JTAG電路，利用MAX II CPLD系列的JTAG功能。該功能減小了制造的復(fù)雜性。括FIFO的數(shù)幾乎空/幾乎滿Ctr正如圖4所示，MAX II器件能夠使用分立的Flash FPGA。這

9、種方式利用了系統(tǒng)板上任何可共享的低成本Flash件，這是一種合算、快速和靈活的方案。MAX II CPLD系列的大容量產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的配置策略，包括在Flash中存放多個(gè)頁面，根據(jù)需要重新編程FPGA。4Altera CorporationFigure 4. FPGA Configuration Management & Flash Controller2Automatic1Test EquipmentJTAGerfaceStep 1: Program via JTAG Translator on MAX II Device Step 2: Configure FPGAsJTAGTran

10、slatorI/O擴(kuò)展為了合算地增加ASSP和微控制器的I/O數(shù)量，大量的低成本I/O管腳成為一些數(shù)字設(shè)計(jì)的主要需求。MAX II器件具有低成本靈活的I/O能力，滿足現(xiàn)今I/O管腳有限的數(shù)字路徑器件的需求，包括 ASSP、數(shù)字信號處理器和微控制器。隨著半導(dǎo)體工藝的縮小，標(biāo)準(zhǔn)器件上I/O環(huán)的尺寸能夠說明器件的成本。一些半導(dǎo)體廠商很自然地會減少通用I/O管腳的數(shù)量，減小片尺寸，降低成本。同時(shí)，一些系統(tǒng)日益復(fù)雜，需要分配的控制信號。因?yàn)镸AX II器件經(jīng)過優(yōu)化而達(dá)到最低的 I/O管腳成本，它取代缺乏I/O的器件I/O擴(kuò)展應(yīng)用包括地址譯碼功能，把控制信號分配于多個(gè)以及控制LED和開關(guān)?？刂菩盘柗峙鋱D6

11、是有限I/O的微控制器如何 用兩線串行總線控制系統(tǒng)中的多個(gè)器件。該應(yīng)用示例說明了一個(gè) MAX II器件接收串行總線輸入，分配指令來控制多個(gè)器件本例中是風(fēng)扇馬達(dá)控制器。這種 應(yīng)用能夠利用片內(nèi)用戶Flash存儲器來存放數(shù)據(jù)，如馬達(dá)的頻率或占空比。信息也可以從并行轉(zhuǎn)換為串行，如從模數(shù)變換器（ ADC）并行提取信息，通過兩線串行總線送給微控制器。表4是MAX II器件支持I/O擴(kuò)展應(yīng)用的功能。5Altera CorporationFigure 6. Control Signal DistributionSerial BusEnvironmental Monitoring*UFM: User flash

12、 memoryADCADCADCMotor ControllerUFM*Motor ControllerMicro- ControllerMotor Controller表4.MAX II器件優(yōu)勢：I/O擴(kuò)展功能優(yōu)勢最低的I/O管腳成本以市場上最低的I/O管腳成本方案滿足總線寬度對 I/O數(shù)量的需求即用性控制系統(tǒng)關(guān)鍵I/O信號的上電，防止造成系統(tǒng)損害和產(chǎn)生錯(cuò)誤信號二次裝配即使在管腳分配鎖定情況下連接高性能和靈活的布線，獲得更優(yōu)的裝配性能MultiVolt I/O接口用支持多種I/O電壓的多個(gè)I/O組和其它器件連接，允許安全地控制不平下工作的部件可重編程性改善I/O分配，可編程性讓設(shè)計(jì)者靈活地定

13、制符合每個(gè)應(yīng)用I/O需求的器件地址譯碼MAX II器件可以只用主處理器最少的輸入來控制板上大量的器件。地址譯碼需要大量的I/O管腳，耗費(fèi)板子資源。MAX II器件基于 LUT的邏輯有效地支持地址譯碼且不會浪費(fèi)寶貴的I/O資源。圖7是MAX II器件地址譯碼示例。接口橋接MAX II器件為把一種總線協(xié)議轉(zhuǎn)換為另一種總線協(xié)議提供了成本最低的解決方案。這些應(yīng)用包括電平搬移（即從3.3V輸入至1.8V輸出），總線轉(zhuǎn)換應(yīng)用（如將系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)），多占總線橋接，串并/并串總線轉(zhuǎn)換和加密。MAX II CPLD高效的LUT體系能夠?qū)崿F(xiàn)高速的地址譯碼。MAX II CPLD提供了更大的容量來支持 復(fù)雜

14、的總線系統(tǒng)如支持具有支 持32位33MHz PCI從設(shè)備IP核的 PCI完全符合PCI I/O標(biāo)準(zhǔn)。表5是MAX II器件支持接口橋接應(yīng)用的主要功能。PCI總線橋接MAX II器件允許設(shè)計(jì)者構(gòu)筑從板子到另一塊板子的PCI橋接。這些器件物理上是被電纜分開的，或是背板配置的一部分。MAX II器件也可以作為其它總線系統(tǒng)的轉(zhuǎn)發(fā)器，增加總線的驅(qū)動能力，這樣能夠增加總線系統(tǒng)上掛接的器件數(shù)量。正如圖8所示，MAX II器件能夠 將任意的附屬板添加到主PCI總線系統(tǒng)上。兩個(gè)最新MAX II器件是兼容PCI，可以掛接在PCI總線上作為33MHz 32位3.3V PCI從設(shè)備。大容量的MAX II器件能夠以更6

15、Altera Corporation表5.MAX II器件優(yōu)勢：接口橋接功能優(yōu)勢最低的I/O用MAX II器件替代小容量的FPGA連接橋接應(yīng)用在更合算的價(jià)格上提供的成本PCI兼容用MAX II器件和業(yè)界最常用的總線標(biāo)準(zhǔn)接口，支持 33MHz下32位總線MultiVolt I/O接口滿足多種I/O需求包括支持多種I/O電壓和信號完整性功能，如可編程驅(qū)動強(qiáng)度和偏移率調(diào)整二次裝配用MAX II CPLD MultiTrack互連布線獲得更好的管腳鎖定性能可重編程性快速和方便地解決和MAX II器件總線橋接相關(guān)的關(guān)鍵系統(tǒng)問題Figure 7. Address Decoding Using MAX II

16、 DeviManagement Data I/O BusSerial BusSerial BusLasower ControllerLasower ControllerNetwork ProsorLasower ControllerPHY Device低的價(jià)格支持更復(fù)雜的總線應(yīng)用（例如PCI從設(shè)備）。多點(diǎn)連接MAX II器件能夠用于多點(diǎn)連接的應(yīng)用，完成如交叉交換等功能，見圖9。MAX II CPLD可以分成三個(gè)主要模塊：1）交換矩陣，將任意輸入連接到任何輸出；2）配置寄存器，配置工作中器件的連接；3）地址譯，解譯配置的輸出地址。因?yàn)镸AX II器件有最低的I/O成本，能夠?yàn)檫@種應(yīng)用提供最優(yōu)的成

17、本。7Altera CorporationPCI HostPCI Connector PCI ConnectorPCI ConnectorFigure 9. MultipoConnectionsFPGAMicro- ControllerASSPMemoryFigure 8. PCI Bus BridgePCI ExpanBoardCableHost Board高性能設(shè)計(jì)Altera的Quartus II支持MAX II器件，是最易用的CPLD設(shè)計(jì)。Quartus II現(xiàn)在包含了經(jīng)典的MAX+PLUS II面選項(xiàng)，所以MAX+PLUS II界用戶不必學(xué)習(xí)新的用戶界面就能夠充用Quartus II

18、的高級功能和性能。Quarutus II提供了大量的工具，簡化和便于MAX II器件的設(shè)計(jì)。這些工具包括：VHDL和Verilog硬件描述語言（HDL）設(shè)計(jì)方式和綜合功能。輸入文本形式的設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)化后進(jìn)行綜合和仿真流程原理圖設(shè)計(jì)方式。允許設(shè)計(jì)者進(jìn)行不太復(fù)雜的設(shè)計(jì)增量布局布線。在發(fā)生新的設(shè)計(jì)變化下繼續(xù)，保持設(shè)計(jì)的性能指標(biāo)erGauge功率分析。根據(jù)用戶指定的設(shè)計(jì)文件和工作參數(shù)估計(jì)功耗和Altera聯(lián)系MAX II CPLD系列是包括上電順序、系統(tǒng)配置、I/O擴(kuò)展和接口橋接等控制通道的理想方案。有關(guān)SignalProbe布線技術(shù)。增量地將內(nèi)部節(jié)點(diǎn)連接至無用或保留的管腳，用外部示波器或邏輯分析儀進(jìn)行分

19、析。MAX問IICPLD，。免費(fèi)的網(wǎng)頁版QuartusII可下以從Al網(wǎng)載，或從Quartus II SoftwareStarter Suite CD-ROM 中獲得。Altera OffiAltera Corporation Innovation DriveSan Jose, CA 95134 USAephone: (408) 544-7000Altera European HeadquartersHolmers Farm WayAltera Japan.AlteraernationalShinjuku i-Land Tower 32F 6-5-1, Nishi-ShinjukuShinjuku-ku, Tokyo 163-1332 Japanephone: (81) 3 3340 9480102 Tower 6HighbeThe Gateway, Harbour City 9 Canton Road TsimshatsuiBuckinghamshire HP12 4XFUnited Kingdomephone: (44) 1 494 602 000ephone: (852)