- •Вопросы к экзамену по дисциплине «программируемые цифровые устройства»
- •История появления микросхем программируемых цифровых устройств. Предшественники плис.
- •Микросхемы типа программируемая логическая матрица. Их основные параметры. Упрощенная схема.
- •Микросхемы типа программируемая матричная логика. Их основные параметры.
- •Функциональные разновидности плм и пмл.
- •Базовые матричные кристаллы. Их характеристики. Полузаказные и заказные ис.
- •Понятие эквивалентного вентиля цифровой схемы.
- •Базовая ячейка бмк.
- •Микросхемы типа «система на кристалле» (SoC).
- •Современные плис. Их разновидности, основные применения.
- •Программируемые цифровые устройства – микропроцессоры и плис. Их характерные особенности и отличия.
- •Память конфигурации плис, питание современных плис.
- •Сложные программируемые логические устройства. Обобщенная структура плис типа cpld.
- •Функциональные блоки плис типа cpld.
- •Программируемая матрица соединений плис типа cpld.
- •Матрица распределения термов плис типа cpld.
- •Макроячейка плис типа cpld.
- •Программируемые пользователем вентильные матрицы – плис типа fpga.
- •Функциональный блок плис типа fpga.
- •Блоки ввода-вывода плис типа fpga.
- •Система межсоединений плис типа fpga.
- •Плис с комбинированной архитектурой.
- •Современные направления развития плис.
- •Методы описания поведения цифровых схем. &&&
- •Язык описания схем vhdl, основные понятия.
- •Структура программы. Ход выполнения проекта на языке vhdl.
- •Ключевые слова и пользовательские идентификаторы языка vhdl.
- •Синтаксис объявления объекта на языке vhdl.
- •Состав архитектуры объекта на языке vhdl.
- •Типы данных языка vhdl – предопределенные и определяемые пользователем.
- •Скалярные и составные типы языка vhdl.
- •Скалярные типы языка vhdl. Атрибуты скалярных типов.
- •Физические типы языка vhdl. Атрибуты физических типов.
- •Преобразование скалярных типов языка vhdl.
- •Перечислимые типы языка vhdl.
- •Понятия базового типа и подтипа языка vhdl.
- •Составные типы. Массивы. Размерность массива.
- •Задание начальных значений массиву на языке vhdl. Ассоциирование.
- •Задание начальных значений массиву на языке vhdl. Агрегаты.
- •Атрибуты данных типа массив языка vhdl.
- •Массивы неограниченной длины на языке vhdl.
- •Предопределенные типы массивов языка vhdl. Битовые векторы и строки.
- •Операции над массивами на языке vhdl. Фрагменты массивов.
- •Записи, их описание, присвоение значений на языке vhdl.
- •Указательные типы данных языка vhdl.
- •Основные операторы языка vhdl.
- •Оператор условия языка vhdl. Пустой оператор.
- •Оператор case языка vhdl.
- •Циклы. Оператор Loop языка vhdl.
- •Циклы с условием. Оператор цикла while языка vhdl.
- •Операторы управления сбором информации о ходе моделирования языка vhdl.
- •Принцип событийного моделирования на языке vhdl.
- •Понятия сигнала, источника сигнала, временной диаграммы, порта на языке vhdl.
- •Атрибуты сигналов языка vhdl.
- •Различие между сигналами и переменными языка vhdl.
- •Разрешение неоднозначности установления сигнала на языке vhdl.
- •Процессы, их описание на языке vhdl. Список чувствительности.
- •Виды задержек и их описание на языке vhdl.
- •Оператор ожидания wait языка vhdl.
- •Компоненты. Декларация компонента на языке vhdl.
- •Структурное описание объекта моделирования на языке vhdl.
- •Описание переменных и констант на языке vhdl. Литералы.
- •Библиотеки, их описание на языке vhdl.
- •Пакеты, их описание на языке vhdl.
- •Оператор генерации generate языка vhdl.
- •Задание конфигурации компонентов на языке vhdl. Конфигурационная спецификация и конфигурационная декларация.
- •Задание конфигурации компонентов на языке vhdl. Правила связывания по умолчанию.
- •Описание переменных и констант на языке vhdl.
- •Последовательные операторы языка vhdl.
- •Синхронные и асинхронные процессы и их описание на языке vhdl.
- •Способы описания комбинационной логики на языке vhdl.
- •Описание триггерных схем на языке vhdl.
- •Описание регистровых схем на языке vhdl.
- •Вычисляемые сигналы языка vhdl.
- •История появления микросхем программируемых цифровых устройств. Предшественники плис.
- •Микросхемы типа программируемая логическая матрица. Их основные параметры. Упрощенная схема.
Макроячейка плис типа cpld.
МЯ может быть запрограммирована на сброс или предустановку по включению питания. Регистр МЯ может быть сконфигурирован как D-триггер, Т-триггер, регистр-защелка или не задействован, если МЯ необходима для реализации комбинаторной функции. Каждый из указанных выше триггеров может тактироваться от любого из восьми источников сигнала или его инверсии. К этим источникам тактового сигнала относятся: 2 глобальных тактовых сигнала, выбранные из четырех глобальных сигналов, поступающих напрямую от контактов микросхемы; общий сигнал синхронизации (терм от одного из ФБ кристалла); локальные термы управления (из данного ФБ) - LCT[4:7]; терм синхронизации РТС. В МЯ существует две мультиплексные связи с переключающей матрицей ZIA. Один мультиплексор выбирает либо выход мультиплексора VFM, либо выход регистра. Другой мультиплексор выбирает либо выход регистра, либо сигнал с контакта микросхемы. Когда контакт ввода-вывода используется как выход, выходной буфер задействован, линия обратной связи МЯ может быть использована для реализации обратной связи внутри МЯ. Когда контакт ввода-вывода используется как вход, выходной буфер переведен в третье состояние и соединение контакта ввода-вывода с переключающей матрицей осуществляется через линию обратной связи ячейки ввода-вывода. Если контакт микросхемы используется как регистровый вход, то соединение контакта и входа регистра осуществляется по линии прямой связи, что обеспечивает минимальное время установки сигнала. Если регистр МЯ сконфигурирован как регистр-защёлка, вход разрешения тактирования регистра МЯ не функционирует.
Схема блока ввода-вывода ПЛИС типа CPLD.
Блоки ввода-вывода соединяют внешние контакты микросхемы с ее внутренними цепями. Примером такого блока может служить БВВ CPLD типа ХС9500 фирмы Xilinх на рисунке.
Пример схемы блока ввода/вывода CPLD
Основой БВВ служат два буфера — входной (1) и выходной (2). Чтобы обеспечить постоянство уровней напряжения, поступающих на входной буфер, и их независимость от амплитуды входных сигналов, в схеме вырабатывается внутреннее напряжение питания VCCINT и вводится цепь из двух фиксирующих диодов.
Схема программируемой общей точки ПрОТ позволяет пользователю при необходимости получать дополнительный "заземленный" вывод. Дополнительные выводы для системы "заземления" повышают ее качество и тем самым снижают уровень помех в микросхеме.
Схема программирования подключаемого резистора ПрР введена для исключения плавающих потенциалов на контактах ввода, когда они не используются в рабочем режиме. В этом случае контакту задается высокий потенциал от цепи VCCINT – R. Резистор R используется и в некоторых других режимах, а в рабочих режимах отключается.
Выходной буфер 2 получает сигналы разрешения работы ОЕ и управления крутизной фронта выходного напряжения SRC (Slew Rate Control). Сигнал ОЕ с помощью программируемого мультиплексора MUX3 вырабатывается в нескольких вариантах: от терма РТОЕ, получаемого от макроячейки, от любого из глобальных сигналов управления третьим состоянием (GOE1, GOE2), от константы 1 и от константы 0. Глобальные сигналы управления третьим состоянием образуются с возможностью выбора любой полярности исходных сигналов GTS1 и GTS2.
Выходные буферы конфигурируются для работы с напряжениями питания 5 или 3,3 В при подключении внешнего источника питания с тем или иным уровнем напряжения.
