PLD設(shè)計(jì)方法及步驟

1、PLD器件的設(shè)計(jì)步驟

　　1.電路邏輯功能描述

　　PLD器件的邏輯功能描述一般分為原理圖描述和硬件描述語言描述，原理圖描述是一種直觀簡便的方法，它可以將現(xiàn)有的小規(guī)模集成電路實(shí)現(xiàn)的功能直接用PLD器件來實(shí)現(xiàn)，而不必去將現(xiàn)有的電路用語言來描述，但電路圖描述方法無法做到簡練；硬件描述語言描述是可編程器件設(shè)計(jì)的另一種描述方法，語言描述可能精確和簡練地表示電路的邏輯功能，現(xiàn)在在PLD的設(shè)計(jì)過程中廣泛使用，并且有更加滸的趨勢，常用的硬件描述語言有ABEL,VHDL語言等，其中ABEL是一種簡單的硬件描述語言，其支持布爾方程、真值表、狀態(tài)機(jī)等邏輯描述，適用于計(jì)數(shù)器、譯碼器、運(yùn)算電路、比較器等邏輯功能的描述；VHDL語言是一種行為描述語言，其編程結(jié)構(gòu)類似于計(jì)算機(jī)中的C語言，在描述復(fù)雜邏輯設(shè)計(jì)時(shí)，非常簡潔，具有很強(qiáng)的邏輯描述和仿真能力，是未來硬件設(shè)計(jì)語言的主流。

　　2.計(jì)算機(jī)軟件的編程及模擬

　　不管是用硬件描述語言描述的邏輯還是用原理圖描述的邏輯，必須通過計(jì)算機(jī)軟件對其進(jìn)行編譯，將其描述轉(zhuǎn)換為經(jīng)過化簡的布爾代數(shù)表達(dá)式（即通常的最簡與或表達(dá)式），編譯軟件再根據(jù)器件的特點(diǎn)將表達(dá)式適配進(jìn)具體的器件，最終形成PLD器件的熔斷絲文件（通常叫做JEDEC文件,簡稱為JED文件）。
　　通常在將用戶設(shè)計(jì)的邏輯下載到具體器件中前，為了檢查設(shè)計(jì)的結(jié)果是否正確，通?？梢酝ㄟ^計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行模擬，檢查其設(shè)計(jì)結(jié)果是不否與設(shè)計(jì)要求相符。

　　3.通過編程器將JED文件下載到PLD器件中

　　在上步中形成的熔斷絲文件必須下載到PLD器件中去才能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的要求，熔斷絲文件的下載一般須通過編程器進(jìn)行下載。
　　編程器是一種專門用于對可編程器（如EPROM,EEPROM,GAL,CPLD,PAL等）進(jìn)行編程的專業(yè)設(shè)備，常見的編程器有臺(tái)灣河洛公司的ALL系列、南京西爾特公司的Super系列等。編程器通常通過計(jì)算機(jī)的并行打印器將JED文件下載到編程器中，編程器再將JED文件根據(jù)器件的特點(diǎn)將其寫入器件內(nèi)部，從而達(dá)到下載的目的。下圖給出了PLD的設(shè)計(jì)過程。

2、 可編程器件設(shè)計(jì)軟件簡介

　　可編程器件的設(shè)計(jì)軟件種類很多，各大器件廠家及一些軟件公司都開發(fā)了一系列的設(shè)計(jì)軟件，正是由于這些軟件才推動(dòng)了可編程器件的快速發(fā)展。
　　通常根據(jù)邏輯功能的描述方法分為：語言描述和原理圖描述設(shè)計(jì)兩大類。常見的如DATA I/O公司的BAEL語言、四通公司ASIC事業(yè)部開發(fā)的針對GAL器件的FM(Fast MAP)軟件等屬于語言描述類設(shè)計(jì)軟件；DATA I/O 公司的Synario軟件，Orcad公司的PLD等軟件屬于電路圖描述或電路圖描述與語言描述相拼命的軟件。這里主要以DATA I/O 公司的Synario軟件為例說明GAL器件的設(shè)計(jì)過程，同時(shí)該軟件還可以開發(fā)Lattice公司的pLSI器件和ispLSI器件等。

　　1.ABEL-HDL語言

　　ABEL-HDL語言是一種用語言來描述器件邏輯功能的設(shè)計(jì)語言，它與其它計(jì)算機(jī)語言一樣有一些關(guān)鍵字及一些規(guī)定。

(1)邏輯符號：它可以是標(biāo)準(zhǔn)符號庫的符號，也可以是代表其它電路功能的符號，如圖中的異或門、與門符號，它代表了異或、與門的功能，但在軟件上常常是英制的符號，所以讀者使用是應(yīng)加以注意；
　　(2)連線：用來連接各個(gè)符號，其功能相當(dāng)于實(shí)際電路的導(dǎo)線；
　　(3)I/O標(biāo)志：它用來標(biāo)明電原理圖的輸入、輸出信號，信號的方向（輸入、輸出、雙向），及輸入／輸出腳對應(yīng)于器件引腳號；
　　(4)圖片和文字：用于幫助說明電路的功能，便于理解電路的原理，對整個(gè)電路原理沒有實(shí)際意義。

3、 可編程邏輯器件設(shè)計(jì)舉例

　　1.用ABEL語言設(shè)計(jì)
　　(1)啟動(dòng)Synario軟件并創(chuàng)建一個(gè)新的設(shè)計(jì)項(xiàng)目
在Windows 95的程序組上執(zhí)行Synario,屏幕中的出現(xiàn)Synario軟件的開始界面。
在 File菜單中選擇New Profect…項(xiàng)，鍵入新的項(xiàng)目名如SUM。如下圖所示。

在實(shí)際使用時(shí)應(yīng)注意該項(xiàng)目所處的目錄位置，否則當(dāng)退出當(dāng)前操作后就找不到前的設(shè)計(jì)，當(dāng)前的目錄位置可由上圖的右框中可以看出；另外還須注意的是，新的項(xiàng)目名一般不要使用中文當(dāng)文件名。
　　(2)選擇器件
　　雙擊Virtual Device,將出現(xiàn)Choose Device的對話框，如下圖；在Device Kit中選擇到GAL16V8，單擊OK按鈕選中該器件。

(3)選擇源文件的類型
　　可編程邏輯設(shè)計(jì)的源文件可以是ABEL語言也可以原理圖，在Source菜單中選擇New，出現(xiàn)New話框后選擇ABEL-Module表示進(jìn)行ABEL語言的輸入,輸入相應(yīng)的模塊名及文件名。如下圖。

這里必須注意，ABEL的模塊名不可以使用中文作為文件名，否則無法進(jìn)行編譯。
　　(4)輸入ABEL語言源程序 在對應(yīng)的源文件編輯器中輸入相應(yīng)的源文件，在輸入時(shí)關(guān)鍵字可以是大寫，也可以是小寫字母，但變量的大小寫不能改變，否則在編譯時(shí)將報(bào)錯(cuò)。如下圖。

(5)源文件編譯