FPGA培訓(xùn)教材(共44張)(PPT 44頁)

1、培訓(xùn)第1頁，共44頁。7/22/20221全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)第一講內(nèi)容 可編程邏輯器件概述 2芯片介紹 與的比較 編程語言 編程實(shí)例 7.0開發(fā)環(huán)境 作業(yè)：數(shù)字時(shí)鐘7/22/20222全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)第2頁，共44頁?？删幊踢壿嬈骷攀龅陌l(fā)展歷程：7/22/20223全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)第3頁，共44頁。的分類按集成度分類:7/22/20224全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)第4頁，共44頁。按結(jié)構(gòu)分類 乘積項(xiàng)結(jié)構(gòu)：大部分簡單和 查找表結(jié)構(gòu)：大多數(shù)按編程工藝分類 熔絲()型 反熔絲()型 型，紫外線擦除電可編程邏輯器件 型 型：大部分器件采用此種編程工藝 型7/22/2022

2、5全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)第5頁，共44頁。簡單器件被取代的原因陣列規(guī)模小，資源不夠用于設(shè)計(jì)數(shù)字系統(tǒng)片內(nèi)寄存器資源不足，難以構(gòu)成豐富的時(shí)序電路不夠靈活編程不便，需專用的編程工具7/22/20226全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)第6頁，共44頁。被廣泛采用的原因規(guī)模越來越大，單片邏輯門數(shù)已愈千萬。開發(fā)過程投資小。芯片在出廠前都經(jīng)過了嚴(yán)格的測試，而且設(shè)計(jì)靈活，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤可直接更改設(shè)計(jì)，減少了投片風(fēng)險(xiǎn)。用試制功能樣機(jī)，能以最快速度占領(lǐng)市場。有些領(lǐng)域，標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議發(fā)展太快，設(shè)計(jì)根不上技術(shù)更新速度，只能依靠完成系統(tǒng)研制與開發(fā)。開發(fā)工具智能化，功能強(qiáng)大。新型內(nèi)嵌或內(nèi)核，支持軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)，可作為硬件平臺(tái)。7/22

3、/20227全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)第7頁，共44頁。7/22/20228全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)第8頁，共44頁。2基本結(jié)構(gòu) & 4 , & :2 400 750 : , , , 32 18X18 18 885 () 40K , 7/22/20229全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)第9頁，共44頁。 2-52-82-172-302-40 (K)58172940 912152148 ()166221276387885 ()1018355683# 18x18 121620283222444 & 132 (8x8)8686144 (20 x20)100100208 (28x28)1461461462

4、56 (17x17)172201201201484 (23x23)358363363672 (27x27)472540查找表（)簡稱為，本質(zhì)上就是一個(gè)。它把數(shù)據(jù)事先寫入后，每當(dāng)輸入一個(gè)信號(hào)就等于輸入一個(gè)地址進(jìn)行查表，找出地址對(duì)應(yīng)的內(nèi)容，然后輸出。 7/22/202210全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)第10頁，共44頁。比較7/22/202211全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)第11頁，共44頁。什么是 ？ 是一種硬件描述語言，用于從算法級(jí)、門級(jí)到開關(guān)級(jí)的多種抽象設(shè)計(jì)層次的數(shù)字系統(tǒng)建模。被建模的數(shù)字系統(tǒng)對(duì)象的復(fù)雜性可以介于簡單的門和完整的電子數(shù)字系統(tǒng)之間。數(shù)字系統(tǒng)能夠按層次描述，并可在相同描述中顯式地進(jìn)行

5、時(shí)序建模。 語言提供了編程語言接口，通過該接口可以在模擬、驗(yàn)證期間從設(shè)計(jì)外部訪問設(shè)計(jì)，包括模擬的具體控制和運(yùn)行。 語言不僅定義了語法，而且對(duì)每個(gè)語法結(jié)構(gòu)都定義了清晰的模擬、仿真語義。因此，用這種語言編寫的模型能夠使用 r i l o g仿真器進(jìn)行驗(yàn)證。語言從C編程語言中繼承了多種操作符和結(jié)構(gòu)。 語言的核心子集非常易于學(xué)習(xí)和使用，完整的硬件描述語言足以對(duì)從最復(fù)雜的芯片到完整的電子系統(tǒng)進(jìn)行描述。 “ I .”7/22/202212全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)第12頁，共44頁。功能模塊:7/22/202213全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)第13頁，共44頁。結(jié)構(gòu)模塊:7/22/202214全國大學(xué)生電子

6、設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)第14頁，共44頁。綜合: () - A , . - a - a 7/22/202215全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)第15頁，共44頁。綜合:7/22/202216全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)第16頁，共44頁。典型綜合流程:7/22/202217全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)第17頁，共44頁。典型仿真流程：7/22/202218全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)第18頁，共44頁?；灸K結(jié)構(gòu)：7/22/202219全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)第19頁，共44頁。聲明：7/22/202220全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)第20頁，共44頁。類型聲明：7/22/202221全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)第

7、21頁，共44頁。語句：7/22/202222全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)第22頁，共44頁。語句：7/22/202223全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)第23頁，共44頁。 語句： , .此語句總是循環(huán)執(zhí)行。只有寄存器類型數(shù)據(jù)能夠在這種語句中被賦值。所有的a l w a y s語句在0時(shí)刻并發(fā)執(zhí)行。7/22/202224全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)第24頁，共44頁。阻塞性過程賦值：賦值操作符是“=” 。阻塞性過程賦值在其后所有語句執(zhí)行前執(zhí)行，即在下一語句執(zhí)行前該賦值語句完成執(zhí)行。如下所示：a l w a y (A o r B o r C i n)b e g i n T 1 = A & B; T 2

8、= B & C i n; T 3 = A & C i n; C o u t = T 1 | T 2 | T 3;e n dT 1賦值首先發(fā)生，計(jì)算T 1；接著執(zhí)行第二條語句，T 2被賦值；然后執(zhí)行第三條語句，T 3被賦值；依此類推。 a 7/22/202225全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)第25頁，共44頁。非阻塞性過程賦值：非阻塞性過程賦值使用賦值符號(hào)“ =”。例如：b e g i nL o a d = 32;R e g A = L o a d;R e g B = S t o r e;e n d a . : .7/22/202226全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)第26頁，共44頁。 語句：7/22/

9、202227全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)第27頁，共44頁。 語句：7/22/202228全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)第28頁，共44頁。 7/22/202229全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)第29頁，共44頁。 7/22/202230全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)第30頁，共44頁。 (=) 7/22/202231全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)第31頁，共44頁。7/22/202232全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)第32頁，共44頁。 7/22/202233全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)第33頁，共44頁。設(shè)計(jì)流程圖 7/22/202234全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)第34頁，共44頁。 7/22/202235全國大

10、學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)第35頁，共44頁。實(shí)例：7/22/202236全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)第36頁，共44頁。 ( ); ; ; 1:0f; 7:0d; 7:0q; ; ; 1:0f; 7:0d; 7:0q;( ) () 8h00; (f) 2b00: ; 2b01: 1; 2b10: 1; 2b11: ; 7/22/202237全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)第37頁，共44頁。 1001 ; ; ; 1:0f; 7:0d; 7:0q; ( (), (), (f), (d), (q); = 0; #1 = ; = 1; d = 8h00; f = 2b00; #10 f = 2b10; #10

11、 f = 2b01; #10 = 0; #512 f = 2b11; #10 f = 2b10; #512 f = 2b11;7/22/202238全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)第38頁，共44頁。數(shù)字時(shí)鐘自制版上按鈕按下、蜂鳴器鳴叫。四個(gè)數(shù)碼管初始數(shù)值顯示“0、0、0、0”。設(shè)定自制版從左至右，數(shù)碼管名稱4、3、2、1。數(shù)碼管1、2顯示分鐘，數(shù)值顯示“0”“60”；數(shù)碼管3、4顯示小時(shí)，數(shù)值顯示“0”“24”；數(shù)碼管3上的點(diǎn)表示秒閃；設(shè)定其中一個(gè)按鈕為k1,按下分鐘當(dāng)前顯示值加一。設(shè)定另外一個(gè)按鈕為k2,按下小時(shí)當(dāng)前顯示值加一。7/22/202239全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)第39頁，共44頁。圖：詳見參考程序7/22/202240全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)第40頁，共44頁。7/22/202241全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽培訓(xùn)第41頁，共44頁。參考資料目錄：編程規(guī)范 硬件描述語言使用指南(部分