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使用FPGA實現(xiàn)電子萬年歷的設(shè)計論文免費下載

2020-11-03 | doc | 15.86 MB | 次下載 | 5積分

資料介紹

  隨著科學技術(shù)的發(fā)展,以前的年歷已發(fā)展成現(xiàn)在的電子萬年歷,它開始采用數(shù)字電路實現(xiàn)的,電路復(fù)雜,精確度差,每天都需要調(diào)時,由于數(shù)字集成電路的發(fā)展和石英晶體振蕩器的廣泛應(yīng)用,使得它的電路越來越簡單,精度越來越高,現(xiàn)在的電子萬年歷一般都是集成芯片和軟件結(jié)合實現(xiàn),電路簡單,制作方法簡單,帶來了極大的便利

  二十一世紀的今天,最具有代表性的計時產(chǎn)品就是電子萬年歷,它是近代世界鐘表業(yè)界的第三次革命。前兩次革命是擺和擺輪游絲的發(fā)明,以及石英晶體振蕩器的應(yīng)用,第三次革命就是單片機數(shù)碼計時技術(shù)應(yīng)用,使得從原來傳統(tǒng)指針計時的方式發(fā)展為人們?nèi)粘8鼮槭煜さ囊构鈹?shù)字顯示方式,直觀明了,并增加了全自動日期,星期,溫度以及其他日常附屬信息的顯示功能,它更符合消費者的生活需求!因此,電子萬年歷的出現(xiàn)帶來了鐘表計時業(yè)界跨越性的進步。

  現(xiàn)場可編程門陣列(Field Programmable Gate Array)簡稱FPGA,復(fù)雜可編程邏輯器件(Complex Programmable Logic Device)簡稱CPLD[4]。FPGA和CPLD的功能是基本相同,只是它們的原理不同,通??珊雎运鼈兊牟町?。FPGA/CPLD可以完成數(shù)字器件的功能。FPGA/CPLD就像一頁白紙,設(shè)計師使用原理圖輸入的方法或VHDL等設(shè)計數(shù)字系統(tǒng)。通過仿真軟件可以提前驗證整個設(shè)計的正確性和可行性。通過使用硬件描述語言(Verilog 或VHDL)完成電路的設(shè)計。經(jīng)過EDA軟件的綜合和布局,可以把程序燒進FPGA芯片中進行測試。通過FPGA來實現(xiàn)IC設(shè)計主流。許多基礎(chǔ)的邏輯門電路(例如與門、或門、異或、非門)或者復(fù)雜一些電路(比如編碼器或者數(shù)學方程式)都可以通過可編輯器件來實現(xiàn)。

  和ASIC(專用集成芯片)相比較的話,F(xiàn)PGA的速度則要慢很多。對于一些復(fù)雜的設(shè)計,不僅完成有困難,在消耗上也不節(jié)能。

  CPLD器件的編程結(jié)構(gòu)在乘積項的基礎(chǔ)上。即固定的或陣列和可編程的與陣列組成。FPGA則是使用可編程的查找表(Look Up Table ,LUT)結(jié)構(gòu)。LUT則是可編程的最小邏輯構(gòu)成單元。大部分的FPGA是基于SRAM的查找表邏輯結(jié)構(gòu)??赏ㄟ^一個具有N輸入變量的LUT實現(xiàn)具有N個輸入變量的邏輯功能。例如,N輸入“與”、N輸入“異或”等。

  顯而易見,N的值不能太大。否則LUT的利用率會大打折扣。

  FPGA的結(jié)構(gòu)是掩膜可編程的門陣列。FPGA的結(jié)構(gòu)是由內(nèi)部的邏輯功能塊排成的陣列。使用內(nèi)部的互連資源把這些邏輯的功能塊連接起來,以便來實現(xiàn)不一樣的電路的設(shè)計。一般情況下,F(xiàn)PGA是通過3種可編程的電路和一個SRAM(隨機靜態(tài)存儲器)構(gòu)成??删幊踢壿嬆K(CLB——Configurable Logic Block)、輸入/輸出模塊(IOB--I/O Block)和互連資源(IR—Interconnect Resource)組成了FPGA的3種可編程電路。

 ?。?)可編程邏的輯模塊中具有不同的數(shù)據(jù)選擇器(四選一、二選一等)。可以通過對CLB內(nèi)部的數(shù)據(jù)選擇器進行編程。通過編程可以控制數(shù)據(jù)選擇器的地址信號,以便實現(xiàn)相應(yīng)電路所需的結(jié)構(gòu)。

  (2)IOB是輸入輸出模塊的簡稱。它主要是用來提供器件的引腳和芯片的內(nèi)部的邏輯陣列之間的連接。輸入觸發(fā)器/緩沖器和輸出鎖存/觸發(fā)器共同組成IOB的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。通常都是由一個IOB來控制一個引腳。IOB既可以有輸入功能,也可以是輸出功能,或者是雙向I/O功能。

 ?。?)IR可以將FPGA的內(nèi)部CLB相互連接起來。以此來組成復(fù)雜的電路系統(tǒng)。IR主要是由很多的金屬線段構(gòu)成的。這些金屬線段包含了可編程開關(guān)。為了實現(xiàn)多種電路的連接,可以通過自動布線來實現(xiàn)。

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