可编程逻辑器件PLD：从基础到FPGA

"FPGA_基础知识_rwg.ppt" 这篇资料是关于FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）的基础知识介绍。FPGA是一种可编程逻辑器件，允许用户根据需求定制其内部逻辑结构，从而实现各种不同的数字逻辑功能。FPGA在电子设计领域中扮演着重要角色，因为它们提供了灵活性、高速度和低延迟的优势，广泛应用于通信、计算、嵌入式系统、图像处理等多个领域。 FPGA的发展历程与PLD（Programmable Logic Device）紧密相关。从早期的简单逻辑门（如与门、或门、非门）发展到现在的高度集成的VLSI（Very Large Scale Integration）芯片，随着电路集成度的提升，PLD也经历了从SSI（Small-Scale Integration）到MSI（Medium-Scale Integration），再到LSI和VLSI的演变。伴随着计算机技术的进步，电子设计自动化（EDA）工具的广泛应用，以及设计方法从自下而上的硬件驱动转变为自上而下的系统级设计，FPGA成为了满足用户定制化需求的理想选择。 相对于ASIC（Application-Specific Integrated Circuits）的长开发周期、高投入和风险，FPGA提供了更快的设计迭代、更低的成本和较小的风险。它们具有高集成度，可以取代大量的通用IC，缩小电路板面积，降低功耗，并提高系统的可靠性和保密性。现代FPGA还配备有先进的开发工具，支持Verilog、VHDL等硬件描述语言以及图形化设计，通过仿真工具验证设计的正确性，便于设计的修改和升级。 主要的FPGA制造商包括Altera（现已被Intel收购）、Xilinx（FPGA的发明者，也是市场领导者）、Lattice Semiconductor（ISP技术的先驱）和Actel（提供军用和航天级别的产品）。这些公司提供了广泛的FPGA产品线，满足不同应用领域的需求。 在FPGA的分类中，按照集成度的不同，可以分为低密度、中密度和高密度。低密度FPGA通常包含PROM、EPROM、EEPROM、PAL、PLA和GAL等类型，这些器件的复杂度相对较低，适用于小型和简单的设计。随着技术的发展，高密度FPGA能够实现更复杂的逻辑功能，适用于高性能和大规模集成的应用。 FPGA基础知识的学习涵盖了从基本的逻辑器件理解，到FPGA的优势、发展历史、设计方法、应用以及主要供应商的介绍。通过学习这部分内容，读者将能够掌握FPGA的基本概念，了解如何利用这些器件进行数字系统设计，并为实际项目中的FPGA应用打下坚实基础。