CPLD与Verilog简介(5)

2019-08-29 00:32

在这个例子中可以看到,调用子程序的格式和前面提到的模块中最重要部分设计的三种方法之一:实例元件是一样的,只要将输入输出参数对应好。在实际的编程中,应该是从子程序开始的。如本例中genclk子程序、JK子程序到fd3和fd4子程序都是根据需要事先编好的,在编主程序时直接调用它们就行了。对应好输入输出参数是非常重要的。接下来的实验步骤、方法与前面介绍的完全相同,锁定管脚(见表5)、编译下载,在实验仪上实现稳态电路的功能。

表5 管脚锁定方法 Pin Node Name Pin 24 25 26

1234VCC56Node Name Out1 Out2 Out3 66(61) Clk1 J2GNDTMSTDOVCCD13572468GNDTDITCKR3310KQ1PNPR3410KQ2PNPR3510KQ3PNPR3610KDQ4PNPHEADER 4X299912U3A345U3B6910U3C874LS00R30R32R26R28470470470470R25R27R29R3147047047047074LS00R3847074LS00R37X11M12345678VCCabacfbdgeecfdgdpdpDS1AMBERCA12345678VCCabacfbdgeecfdgdpdpDS2AMBERCA12345678VCCabacfbdgeecfdgdpdpDS3AMBERCA12345678VCCabacfbdgeecfdgdpdpDS4AMBERCA111098765432184C130PF11.05920C230PF121314151617181920212223242526272829303132838281807978777675U4XC95108747372717069686766656463626160595857565554Gnd98382818079Vcc7654321841110CR1VCCR2R3R4R5R6R7R81K1K1K1K1K1K1K1KD8LEDD6LEDD4LEDD2LEDD1LEDD3LEDD5LEDD7LEDGNDTDITMSTCK394041Gnd434445464748Gnd3334353637Vcc12131415Gnd1718192021Vcc23242526GndTDITMSTCK313277767574Vcc7271706968676665Vcc636261GndTDO58575655549C231U1A74LS0056S1SW-PBU1B74LS0010TDOS3SW-PBS4SW-PBS2SW-PB89U1C74LS001311U1D1274LS00231U2A74LS0056U2B474LS001089R235.1KS8SW SPDT1311U2D74LS0012R245.1KVCCR225.1KS7SW SPDTVCCR215.1KBR205.1KS6SW SPDTVCCR195.1K4R185.1KS5SW SPDTVCCR175.1KB+5J1BNC3334353637VCC3839404142434445464748495051525350515253+C3220uFR9R10R11R12R13R14R15R1610K10K10K10K10K10K10K10KC40.1uFVCCU2C74LS00ATitleASizeBDate:File:12345NumberRevision8-Nov-2005 H:\\櫕业誾誡.ddbSheet of Drawn By6

附录 稳态电路

稳态电路实现的功能是一个开关控制三盏灯在闪、顺序亮、全亮三种状态间变化。为实现这样的智能指示,由JK触发器组成三分频和四分频器再和逻辑门组合,并由555电路提供时钟,产生一个原理简单但巧妙的电路。原理图如下:

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123456DDVCCS1SW-SPSTR4103C4106Clk1141S2SW-PB3U4A74LS73JCLKKCLRQ13Q127510U4B74LS73JCLKKCLRQ8NQT11274F00U2A3NQT21213U1A1274LS11R5102LEDLED1Q92103Clr1C31066R3QT2CClk245U2B674F00345U1B674LS11R6102LED2CLEDD1D2QT11NQF22NQF113U3A1274LS1091011U1C874LS11R7102LED341N41481N41488R1513LEDRESETR2513+C1VCCDISCHGTHOLD765Clk2QT1NQF2QF1345U3B674LS102TRIG1063OUTCVOLTGND555C2104U5B74LS737510JCLKKCLRQ8Q91413U5A74LS73JCLKKCLRQ13Q12BQT19QF210NQF111U3C874LS10B16Clr2ATitle2ASizeBNumberRevsion 原理图中的上部分U4A和U4B两个JK触发器组成了一个三分频器,下部分U5B和U5A两个JK触发器

123456Date:File:4-May-2004H:\\论文图\\INDICATOR.ddbSheet of Drawn By:组成了一个四分频器,为分析其实现过程列真值表表1和表2(假设JK触发器的初始输出状态都为Q=1,Q’=0,不一定可达到)

由电路可得,U4A和U4B中JA=QB,JB=Q’A, 由于JK触发器K的初始状态都为1,所以基本方程为

Qn?1?JQ?KQn?JQ ↓ ↓ U4A 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 U4B CLK J K Q Q’ J nn,且两个CLK连在一起。则

K Q Q’ 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 22

↓ ↓ 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 表1

蓝色为不变的状态,淡紫色为重复状态可以从表1中看出,U4A和U4B的输出在三种状态中循环,组成了一个三分频器。

再看U5B和U5A,JA=JB=1,KA=KB=1,基本方程为Q CLKA ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ U5B J 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 ↓ ↓ U5A J K Q Q’ 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 n?1?Qn,且CLKA由外面给出,CLKB=Q’A,则

K Q Q’ CLKB 表2

从表2中看出,U5B和U5A的输出在四种状态中循环,组成了一个四分频器。

程序中K输入代表的是开关S2的状态,它的改变会产生三分频器的三个输出状态。根据需要给电路中间的线下了一些定义(标识见原理图中),列出简单的真值表(T代表three,F代表four,N代表negtive): Clk1 Nqt1 Qt1 Nqt2 Qt2 Clk2 NQF1 QF1 NQF2 QF2 Out1 Out2 Out3 状态 ↓ ↓ ↓ 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ × 1 0 1 0 1 1 0 1 0 × × 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 × 1 0 0 1 1 0 ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ 0 ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ 1 0 1 1 0 ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ 0 1 1 1 全亮 亮→灭 亮→灭 亮→灭 亮→灭 亮→灭 LED3亮 LED2亮 LED1亮 全灭 1 1 0 0 1 1 0 1 表3

由表3可以看出,不断得摁开关可以得到灯在3种状态:全亮、闪、顺序亮间循环。 根据原理图画出PCB图,制成板子,完成电路。这里有一张电路实物图:

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FPGA/CPLD的生产厂商

目前世界上有十几家生产FPGA/CPLD的公司,最大的三家是: Altera(阿尔特拉)公司、Xilinx(赛灵思)公司、Lattice(莱迪斯)半导体公司,其中Altera(阿尔特拉)公司和Xilinx(赛灵思)公司占用了60%以上的

市场份额.

Altera(阿尔特拉)公司的简介

Altera公司是20世纪90年代以来发展较快的PLD生产厂家。在激烈的市场竞争中,Altera公司凭借其雄厚的技术实力,独特的设计构思和功能齐全的芯片系列,挤身于世界最大的可编程逻辑器件供应商之

列。有资料显示,目前该公司的PLD产品与Xilinx公司的PLD产品约占了PLD市场的60%。

Altera(阿尔特拉)公司1983年成立,总部在美国加州,是专业设计、生产、销售高性能、高密度可编程逻辑器件 (PLD)及相应开发工具的一家公司。从公司成立至今,Altera公司一直在同行业中保持着领先地位:

1984年Altera公司推出EP300系列——世界上第一个易抹除可编程逻辑器件,成为世界上第一个 PLD 器件供应商,同时也成功开发了第一个基于PC机的开发系统。目前,Altera公司拥有各类封装的 PLD器件

超过500种,能够满足用户不同的需要。在提供器件的同时,Altera 公司还可以为其用户提供完善的开发系统和良好的售后支持服务。如Altera公司的MAX+PLUS II软件,集软件编辑、调试、器件编程于一体,

是可编程器件领域最受欢迎的开发系统。而该公司的ASSESS程序则可以为用户提供所有支持Altera 公司器件的卖家产品信息,更加优化了MAX+PLUS II的开发环境。

目前,Altera公司的器件主要有以下几大类: 1.APEX器件 2.ACEX 器件 3.FLEX器件 4.MAX器件 5.CLASSIC器件 6.FLASHlogic器件 7. Configuration 器件

Xilinx(赛灵思)公司

Xilinx(赛灵思)公司是可编程逻辑产品的完全供应商,可以提供包括半导体IC、软件开发工具、定制系统和技术支持等一整套的产品和服务。公司成立于1984年,总部设在美国加州圣约瑟市,是现场可编程门阵

列(FPGA)的发明者,其产品占有当今该类器件需求的半数以上,所生产的产品被应用于计算机、外围设备、电信、网络、工业控制、仪器、高可靠性/军用设备和消费电子设备等。

公司产品: 半导体IC、软件开发工具、定制系统和技术支持等一整套的产品和服务。

Lattice(莱迪斯)半导体公司

Lattice(莱迪斯)半导体公司1983年成立,是设计、发展、销售高性能可编程逻辑器件和相关系统开发软件的一家公司。自从1992年发明第一个 ISP(in-system programmable )PLD以来,晶格半导体公司一直是

该类器件的领先供应商。目前能提供不同性能、封装、温度范围的ISP产品超过300种。通常,标准的 PLD器件要求12V的编程信号,因此写入时必须从印制板上取下来并采用专用的硬件设备。而ISP器件使用

5V或3.3V编程信号,写入时无需从电路板上取下,因此可以缩短设计周期,降低生产成本,还可以通过计算机磁盘和串行数据线提供数据文件实现简单、低成本的现场重组。此外,莱迪斯半导体公司还为用户提

供ISP软件开发工具,它的最新软件开发工具是ispEXPERT,该软件在PC和UNIX平台上运行,用户可以输入、校验、调试设计程序,进行逻辑模拟和时域分析以及对ISP器件编程等。功能十分强大。

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莱迪斯半导体公司总部设在美国俄勒冈州,公司在美国俄勒冈州、加州硅谷、德克萨斯州、科罗拉多州,英国、中国上海等地设有产品研发中心,主要从事产品开发、工艺研究和软件开发。莱迪斯半导体公司的

产品主要委托其它半导体厂家进行生产,这些厂家包括日本精工爱普生公司、台湾联华电子、美国AMD公司以及香港、马来西亚、菲律宾、韩国等国家的一些厂家。目前,莱迪斯半导体公司已在全球30多个国家

建立了销售网络。

所生产的产品大致可以分为以下几大类: 1. 高密度产品:ispLST&MACH系列 2. 低密度产品:PAL&GAL系列 3. 信号开关/接口 4.可编程模拟电路

各生产厂商的主要产品

生产厂商 器件种类 产品系列 FLEX系列 APEX系列 FPGA ACEX系列 Altera公司 STRATIX系列 MAX7000S/A/B系列 CPLD MAX9000A系列 MAX5000A系列 XC3000系列 XC4000系列 Xilinx公司 FPGA XC5000系列 Virtex系列 SPARTAN系列 CPLD XC9500系列 Lattice公司 CPLD ispLSI系列:1K、2K、3K、5K、8K

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