陳意軍 王迎旭 來源：《單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用》

     摘要：介紹可編程邏輯器件的結(jié)構(gòu)和開發(fā)軟件max+plusii主要特點，以交通控制系統(tǒng)電路芯片設(shè)計為例，敘述自頂向下的設(shè)計方法。

     關(guān)鍵詞：flex10k

     可編程邏輯器件 自頂向下

     集成電路的發(fā)展經(jīng)歷了從小規(guī)模、中規(guī)模、大規(guī)模和超大規(guī)模集成的過程，但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，許多特定功能的專用集成電路（asic）應(yīng)用日益廣泛，用戶迫切希望根據(jù)自身設(shè)計要求自行構(gòu)造邏輯功能的數(shù)字電路。復(fù)雜可編程邏輯器件cpld（complex

     programmable logic devices）順應(yīng)了這一新的需要。它能將大量邏輯功能集成于1個芯片中，其規(guī)模可達(dá)幾十萬或上百門以上。用cpld開發(fā)的數(shù)字系統(tǒng)個有容量大、速率快、成本低的特點，且開發(fā)靈活、開發(fā)周期短。

     1 器件結(jié)構(gòu)和開發(fā)軟件

     1.1flex10k簡介

     flex系列可編程邏輯器件是美國altera公司主力推出的產(chǎn)品。flex10k是該系統(tǒng)器件中的典型代表。與許多pld器件一樣，它有在線可配置（isr）功能和高密度、高速度的優(yōu)點；作為工業(yè)界第1個嵌入式pld，它還采用重復(fù)可構(gòu)造的cmos

     sram工藝，把連續(xù)的快速通道互連與獨特嵌入式陣列結(jié)構(gòu)相結(jié)合，來完成普通門陣列的宏功能。每個flex10k器件還1包括個嵌入式陣列和1個邏輯陣列，能讓設(shè)計人員輕松地開發(fā)集成存儲器、數(shù)字信號處理器及特殊邏輯功能等強(qiáng)大的功能于一身的芯片。圖1為其結(jié)構(gòu)圖。flex10k主要由邏輯陣列（logic

     array）、嵌入式陣列（eab）構(gòu)成。其中，邏輯陣列是由多個邏輯陣列塊（lab）組成的，而每個邏輯陣列塊（lab）又包含8個邏輯單元（logic

     element），在每行、列互連通道的兩端都有輸入/輸出單元（ioe）。

     1.2 max+plusii開發(fā)軟件特點和設(shè)計流程

     用cpld實現(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計電路，關(guān)鍵技術(shù)是必須有一個優(yōu)秀的開發(fā)軟件。altera公司的開發(fā)軟件max+plus

     ii界面豐富，使設(shè)計靈活、方便、高效。

     （1）開放的界面

     max+plus ii軟件可與其它工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計輸入、綜合與校驗工具相連接。設(shè)計人員可以使用altera或標(biāo)準(zhǔn)eda設(shè)計輸入工具來建立邏輯設(shè)計，對器件設(shè)計進(jìn)行編譯，并能使用altera或其edasf校驗工具進(jìn)行器件仿真。

     （2）完全集成化的環(huán)境

     它是一個完全集成化、易學(xué)易用的可編程邏輯設(shè)計環(huán)境，設(shè)計輸入方式有圖形輸入、文本輸入、波形輸入、狀態(tài)機(jī)設(shè)計輸入。其編譯及設(shè)計處理寫仿真、定時分析、邏輯綜合與適配均為windows圖形界面。

     （3）支持各種硬件描述語言

     支持各種hdl設(shè)計輸入選項，包括vhdl、veriloghdl、abel、ahdl等硬件描述語言。

     （4）豐富的設(shè)計庫

     提供豐富的庫單元設(shè)計調(diào)用，包括74系列的全部器件和多種特殊的邏輯宏功能、新型的參數(shù)化兆功能。對于復(fù)雜的大系統(tǒng)，設(shè)計者需調(diào)用宏單元庫，并對其修改某些參數(shù)，而無需自己用基本邏輯單元來構(gòu)成某種功能，以大大減輕設(shè)計人員的工作量，縮短設(shè)計周期。

     電路的設(shè)計流程如圖2所示。將所設(shè)計的電路用原理圖輸入和硬件描述語言輸入，應(yīng)用eda軟件平臺（max+plus

     ii）編譯通過后，再進(jìn)行邏輯功能仿零點，生成目標(biāo)文件，下載到flex10k芯片，完成系統(tǒng)設(shè)計。

     2 交通控制系統(tǒng)設(shè)計

     2.1 系統(tǒng)介紹