CPLD/FPGA设计入门指南

"这篇文章是关于CPLD/FPGA设计的学习指南，作者提到传统的数字电路设计方法使用标准芯片，但这种方法存在诸多局限性，如芯片数量多、印板面积大、可靠性差。可编程逻辑器件（PLD）的出现，尤其是CPLD（复杂可编程逻辑器件）和FPGA（现场可编程门阵列）改变了这一状况，允许设计师直接在芯片级别进行设计，提高了效率和可靠性。文章还简要介绍了PLD的发展历程，从PLA到PAL，再到GAL和后来的CPLD/FPGA，这些器件的设计灵活性和性能不断提升，被广泛应用于数字系统设计。" 本文主要涵盖了以下几个关键知识点： 1. **可编程逻辑器件（PLD）**：PLD是一种可以由用户根据需要配置其内部逻辑功能的半导体器件，它使得设计者能够定制自己的数字电路系统，而无需依赖于固定功能的集成电路。 2. **CPLD（复杂可编程逻辑器件）**：CPLD通常包含多个宏单元，每个宏单元由多个逻辑块组成，可以实现复杂的逻辑功能。它们具有编程灵活、功耗低、速度快的特点，适用于需要较高集成度和较低延迟的应用。 3. **FPGA（现场可编程门阵列）**：FPGA比CPLD更复杂，它由大量的可编程逻辑单元、输入/输出单元、布线资源等组成，可以实现更复杂的逻辑设计。FPGA的优点在于可重配置，可以在系统运行时修改其内部结构，适用于需要快速原型验证和高度定制的应用。 4. **历史发展**：PLD的发展经历了PLA、PAL和GAL等阶段，每个阶段都提高了设计的灵活性和性能。PLA由可编程的与阵列和或阵列构成，但编程复杂；PAL引入了固定的或阵列，简化了编程；GAL则引入了电可擦除和编程功能，进一步增强了设计灵活性。 5. **设计优势**：使用PLD（如CPLD和FPGA）设计数字系统可以减少芯片数量，减小印制板面积，降低功耗，提高系统可靠性和设计效率。同时，由于可以定义输入/输出管脚，设计过程更为简化。 6. **学习路径**：对于初学者，作者建议先学习单片机及其C语言编程，因为实验板上同时配有CPLD和单片机，这将有助于理解和应用CPLD/FPGA。 7. **实际应用**：CPLD和FPGA广泛应用于各种领域，包括通信、计算机、消费电子、工业控制、航空航天等，它们能够实现高速数据处理、接口控制、信号调理等多种功能。 8. **编程和工具**：设计CPLD/FPGA系统通常需要使用硬件描述语言（如VHDL或Verilog），以及专用的开发工具，如Xilinx的Vivado或Intel的Quartus II，这些工具支持逻辑综合、布局布线和仿真等功能，帮助完成设计流程。 9. **学习资源**：文章作者提供了一个网站（http://www.hMectron.cor），供读者查找更多学习材料和相关器材，这对于自学CPLD/FPGA设计的读者来说是非常宝贵的资源。