- •“Избранные вопросы современной электроники”
- •Чтобы выдержать конкуренцию, срок разработки новых изделий необходимо сокращать.
- •СБИС программируемой логики:
- •Методика и средства проектирования цифровых устройств
- ••В результате разбиения в конечном счете получается структура. Переход от функции к структуре
- ••К этому описанию процесса проектирования следует добавить лишь, отражая возможности современной элементной базы,
- •Классификация цифровых ИС с точки зрения методов проектирования
- •Стандартные ИС
- •Специализированные ИС
- •Полупроводниковые средства для
- •Заказные схемы
- •Полузаказные схемы
- ••Стоимость проектирования БИС/СБИС велика и может достигать сотен миллионов долларов. Для дорогостоящих вариантов
- •Диаграмма областей целесообразного применения различных типов специализированных БИС/СБИС
- •Проектирование стандартных ИС массового производства, как и проектирование заказными методами вообще, - удел
- •Укрупненная
- •Классификация СБИС ПЛ
- •В соответствии с выбранным критерием СБИС ПЛ делят на СБИС, имеющие:
- •Архитектура простейшего
- •ПЗУ-универсальный логический преобразователь
- •Структура программируемой логической матрицы (ПЛМ-PLA)
- •Структура БИС программируемой матричной логики (ПМЛ –PAL)
- •Структура простейшего функционального преобразователя СБИС ПЛУ (PLD)
- •Структура простейшего функционального преобразователя с архитектурой look-up-table
- •Архитектура простейшего функционального
- •Организация внутренней структуры и
- •Одноуровневые СБИС содержат простейшие функциональные преобразователи, организованные в виде матрицы или линейки, и
- •Наличие внутренней RAM памяти
- •Технология изготовления программируемых
- •Тип используемого программируемого элемента - электронного ключа, определяет возможности СБИС ПЛ по программированию,
- •Наиболее перспективны программируемые элементы, выполненные по
- •SRAM - технология обеспечивает меньшее энергопотребление и позволяет реконфигурировать СБИС ПЛ за десятки
- •Особое место занимает ряд семейств СБИС ПЛ, выпускаемых фирмой Actel и имеющих программируемые
- •СБИС программируемой логики фирмы ALTERA. Обзор семейств
- •Семейство Classic
- •Семейство МАХ (Multiple Array
- •Семейство МАХ (Multiple Array matrix)
- ••возможность задания режима пониженного энергопотребления (Turbo-off) как для всей СБИС в целом, так
- •Семейство FLEX (Flexible Logic
- ••работы в системах со смешанным напряжением питания (3.3 В, 5.0 В);
- •Семейство МАХ (Multiple Array matriX)
- ••задания режима пониженного энергопотребления (power-saving mode) как для всей СБИС в целом, так
- •Семейство FLEX (Flexible Logic Element matriX) 10K
- ••эмуляции внутренней шины с тремя состояниями;
- •Основными тенденциями развития выпускаемых фирмой Altera семейств СБИС ПЛ являются:
- •Структура обозначений СБИС ПЛ фирмы Altera
- •Семейство МАХ 7000. Общая характеристика
- •Обобщенная структура СБИС ПЛ семейства
- •Логические блоки организованы в виде матрицы, имеющей два столбца, разделенных программируемой матрицей соединений.
- •Глобальная шина управляющих сигналов
- •Программируемая матрица соединений
- •Логический блок
- •С каждого логического блока на блок ввода/вывода (и обратно) поступает от 6 до
- •Макроячейка
- •Блок ввода/вывода
- •Программирование
- •Программирование в составе системы (In System Programmability (ISP)) реализуется посредством стандартного четырехканального интерфейса
- •Для разработки цифровых устройств на СБИС PLD фирма Altera предоставляет пользователям функционально полный
- •кнопки быстрого вызова приложений
- •Описание приложений
- •Waveform
- •Timing
- •Терминология
- •имя проекта
- •Компилятор может автоматически обрабатывать следующие файлы проекта:
- ••схемные файлы OrCAD (.sch);
- •Примерами вспомогательных файлов являются:
- •Проект состоит из всех файлов иерархической структуры проекта, в том числе вспомогательных и
- •Приложение «Окно Иерархии
- •Средства создания проекта
- •Вставка символа (примитива или функции)
- •Средства системы
- •Графический редактор
- •имя проекта
- •Символьный редактор
- •Символьный редактор обладает следующими характеристиками: можно переопределить символ, представляющий файл проекта, создавать и
- •Текстовый редактор
- •Все перечисленные файлы проекта можно создавать в любом текстовом редакторе, однако данный редактор
- •Пользуясь данным текстовым редактором, можно создавать тестовые векторы (.vec), используемые для тестирования, отладки
- •Сигнальный редактор
- •Процесс симуляции проекта
- •Разработка описания проекта в сигнальном редакторе является альтернативой его созданию в графическом или
- •Поуровневый планировщик
- •В окне поуровневого планировщика могут быть представлены два типа изображения:
- •Приложение «Поуровневый Планировщик», просмотр и редактирование внешних выводов
- •Приложение «Поуровневый Планировщик», редактор внутренней структуры
- •Компиляция проекта
- •Компилятор применяет разнообразные способы увеличения эффективности проекта и минимизации использования ресурсов устройства.
- •Средства управления
- •Доступны следующие типы
- ••Pin assignment (Назначение контакта) назначает вход или выход одной логической функции конкретному контакту
- ••Connected pin assignment (Назначение соединенных контактов) задаёт внешнее соединение двух или более контактов
- ••Device assignment (Назначение устройства) назначает тип ПЛИС, на которой реализуется проект.
- ••Timing assignment (Назначение временных параметров) управляет логическим синтезом и подгонкой отдельных логических функций
- •Глобальные опции устройства для
- ••Global Project Logic Synthesis позволяет сделать глобальные установки для компилятора в части логического
- •Тестирование проекта
- •Для анализа регистровой логики на минимальное время задержки, минимальный период, и максимальную частоту
- •Программирование устройств
- •5.создание символьного файла 4-х битного счетчика pcount.sym;
- •10. создание
- •Аналоговые программируемые матрицы:
- •Разработан новый класс программируемых БИС, предназначенных для обработки аналоговых сигналов и обладающих уникальным
- •До сих пор наиболее сложной и трудоемкой для разработки остается аналоговая часть, которая
- •Разработчик может оперативно управлять откликом системы, изменяя, например, характеристики фильтра и его порядок;
- •Несмотря на существенные ограничения по точности и быстродействию, обусловленные технологией переключаемых конденсаторов, запрограммированные
- •Фирма Anadigm предоставляет в распоряжение разработчика полностью законченную систему, состоящую из
- •Программный пакет позволяет инженеру-разработчику легко и быстро конструировать сложные аналоговые схемы путем выбора,
- •Процесс создания схемы состоит из трех основных этапов:
- •Библиотека аналоговых моделей постоянно пополняется.
- •По окончании проектирования программный пакет AnadigmDesigner2 генерирует соответствующие кодовые файлы (Си-код), содержащие необходимую
Структура обозначений СБИС ПЛ фирмы Altera
Семейство МАХ 7000. Общая характеристика
Парамет |
|
|
|
|
|
СБИС |
|
|
|
|
||
ры |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ЕРМ |
|
ЕРМ |
|
ЕРМ |
|
ЕРМ |
|
ЕРМ |
|
ЕРМ |
|
7032 |
7064 |
7096 |
7128 |
7192 |
7256 |
||||||
Логичес |
|
600 |
|
1.250 |
|
1.800 |
|
2.500 |
|
3.750 |
|
5.000 |
кая |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
емкость |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Число |
32 |
64 |
96 |
128 |
196 |
256 |
||||||
макрояч |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
еек |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Число |
36 |
36,52, |
52,64, |
68, 84, |
124 |
132, |
||||||
пользова |
|
|
68 |
76 |
100 |
|
|
164 |
||||
тельских |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
выводов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Обобщенная структура СБИС ПЛ семейства
МАХ 7000Е (S)
Основные компоненты структуры:
•логические блоки (Л Б), содержащие 16 макроячеек и локальную программируемую матрицу "И" (ЛПМИ);
•единая для всех ЛБ программируемая матрица соединений (ПМС);
•глобальная трехканальная шина управляющих сигналов;
•глобальная шестиканальная шина разрешения вывода;
•программируемые блоки ввода/вывода (БВВ);
•набор программируемых мультиплексоров
(MS[3...1]).
Логические блоки организованы в виде матрицы, имеющей два столбца, разделенных программируемой матрицей соединений. При этом каждый ЛБ непосредственно связан со своим собственным блоком ввода/вывода.
Глобальная шина управляющих сигналов
(CLRn - глобальный сброс; GCLK [2...1] - глобальные тактовые сигналы) и глобальная шина разрешения вывода (ОЕ[6...1]) обеспечивают минимальный сдвиг фронтов тактовых сигналов, поступающих на синхровходы триггеров макроячеек, и минимальную задержку распространения сигналов управления. Источниками сигналов глобальных шин служат: специализированные входы СБИС (для шины управляющих сигналов); сигналы с ПМС (для шины разрешения вывода).
Программируемая матрица соединений
Программируемая матрица соединений обеспечивает возможность передачи сигналов: между ЛБ; от блоков ввода/вывода к ЛБ; от специализированных входов СБИС к ЛБ и блокам ввода/вывода, и представляет собой набор непрерывных, единых для всей СБИС каналов. Входными сигналами ПМС являются: 16 сигналов обратной связи от каждого ЛБ; от 6 до 12 сигналов, поступающих от каждого блока ввода/вывода; 4 сигнала со специализированных входов СБИС. Общее число каналов ПМС, таким образом, составляет: Nk=4+nx16+nx6(12), где n - число ЛБ в СБИС.
Логический блок
Логический блок содержит (см. рис. ):
•16 макроячеек;
•локальную программируемую матрицу "И"(ЛПМИ).
На вход ЛПМИ поступают 36 сигналов и их инверсий с ПМС, а также 16 инвертированных сигналов с разделяемых логических расширителей макроячеек. Таким образом, ЛПМИ содержит 88 каналов и позволяет формировать термы, содержащие до 52 аргументов (т.е. термы ранга 52).
С каждого логического блока на блок ввода/вывода (и обратно) поступает от 6 до 12 сигналов, что определяется числом выводов СБИС. Следовательно, не каждая макроячейка ЛБ подключена к выводу СБИС, поскольку выходные сигналы некоторых из них передаются только в цепь обратной связи.
Макроячейка
Макроячейка, внутренняя структура которой приведена на рис. , содержит:
•участок локальной программируемой матрицы "И";
•программируемую матрицу распределения термов;
•матрицу "ИЛИ";
•программируемый элемент сложения по mod2;
•синхронный триггер;
•параллельный логический расширитель;
•разделяемый логический расширитель;
•цепь быстрого ввода;
•набор программируемых мультиплексоров (MS[3...1]).