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Altera系列可编程逻辑器材的构造和原理

一、Altera系列器材的功用特色与分类

Altera公司的系列器材具有高密度和运用灵敏等精彩的功用,它除了具有平日PLD的平日特色外,还具有改良的构造、领先的处置惩罚技能、今世化的开拓器械以及多种宏(Mega)功用等长处,因而Altera公司的CPLD系列器材如今在市场上占领较大年夜的上风。

Altera系列器材重要有三大年夜类:MAX系列;FLEX系列;以及领先的可编程单元阵列

二、Altera系列器材的构造和道理

1.MAX7000系列器材

MAX7000系列包括MAX7000E、MAX7000S和MAX7000A器材。

(1)MAX7000系列的特色

(2)MAX7000S/E器材构造

MAX7000S/E器材内部包括宏单元(Microcells)、逻辑阵列块(LAB)、拓展乘积项(EPT)、可编程连线阵列(PIA)和I/O操控块五有些。MAX7000S/E还富含四个专用输入,它们既可用作通用输入,也可作为每个宏单元和I/O引脚的高速、大年夜局操控旌旗灯号:时钟(Clock)、拔除(Clear)及两个输出使能(Output Enable)旌旗灯号。

7000S/E器材的构造图

1)逻辑阵列块(LAB)

每个LAB由16个宏单元阵列构成,多个LAB颠末可编程互连阵列(即大年夜局总线PIA)毗连在一同。

2)宏单元(Microcells)

器材的宏单元可以零丁地设置设备摆设成组合逻辑和时序逻辑等功课法子。每个宏单元由逻辑阵列、乘积项遴选矩阵和可编程寄存器等三个功用块构成。

7000S/E器材宏单元构造图

3)拓展乘积项(EPT)

每个LAB有16个同享拓展项。同享拓展项等于由每个宏单元供应一个未投入运用的乘积项,并将它们反相后应声到逻辑阵列中,以便于会合运用。每个同享拓展乘积项可被地址的LAB内任意或悉数宏单元运用和同享,以完结杂乱的逻辑功用。选用同享拓展项后会发生发火一个较短的延时tSEXP。

4)可编程连线阵列(PIA)

悉数MAX7000S/E器材的专用输入、I/O和宏单元输出均馈送到可编程连线阵列,颠末在可编程连线阵列上布线,把各个LAB相互毗连而构成所需的逻辑。再将这些旌旗灯号送到这些器材内的各个当地。

MAX7000S/E的PIA具有固定的延时。因而,PIA打消了旌旗灯号之间的推迟偏移,使得时候功用更大略预测。

5)I/O操控块

I/O操控块的内部重要由一个大年夜局输出使能旌旗灯号中的一个操控的三态缓冲器构成。当三态缓冲器的操控端接地时,输出为高阻态。此刻,I/O引脚可用做专用输入引脚。当三态缓冲器的操控端接高电往常,输出被使能(即有用),I/O操控块准许每个I/O引脚零丁地设置设备摆设为输入、输出和双向功课法子。

2.FLEX十K系列器材

FLEX十K系列器材包括FLEX十K、FLEX十KA、FLEX十KB、FLEX十KE和FLEX十KV等5种系列。FLEX十K系列器材初次选用嵌入式阵列,其容量高达250,000门。由于它的高密度和易于在计划中完结杂乱宏函数和存储器,因而,可以把一个子体系集成在单一芯片上,而每个FLEX十K器材都包括一个嵌入式阵列,每一个嵌入式阵列可以完结专用的功用,因而嵌入式阵列可以减少芯片的体积,使其运转速率更快,运用愈加灵敏。

FLEX十K重要由嵌入式阵列块(EAB)、逻辑阵列块(LAB)、迅速通道连线(Fast Track)和I/O单元四有些构成。

1)嵌入式阵列

FLEX十K中的嵌入式阵列是由一系列EAB构成的。嵌入式阵列即可完结逻辑功用又可完结存储功用。

2)逻辑阵列

逻辑阵列是由一系列逻辑阵列块(LAB)构成的。

3)迅速通道(Fast Track)

迅速通道连线供应FLEX十K器材内部旌旗灯号的互连和器材引脚之间的旌旗灯号互连,它是贯穿器材长、宽的迅速接连通道,由遍布悉数器材的行连线带和列连线带构成的。

4)I/O单元(IOE)

FLEX十K器材的I/O引脚是由一些I/O单元(IOE)驱动的。IOE坐落迅速通道的行和列的结尾,每个IOE有一个双向I/O缓冲器和一个触发器。当IOE作为专用时钟引脚时,这些寄存器供应了非分特另外功用。当它作为输入时,可供应少于4.2ns的建马上刻和0ns的坚持时候;而作为输出时,这些寄存器可供应少于5.7ns的时钟到输出的时候。

FLEX十K器材系列的构造

三、鸿沟扫描测验技能

鸿沟扫描测验技能(Boundary Scan Testing,BST),重要用于处置惩罚可编程逻辑器材芯片的测验疑问。随着微电子技能、微封装技能和印制板制作技能的赓续开展,印制电路板变得越来越小,密度越来越大年夜,杂乱程度越来越高。要是依然沿袭传统的外探针测验法对芯片和电路板进行悉数彻底地测验,就难于完结。

在20世纪80年代,联合测验举动组(Joint Test AcTIon Group,JTAG)开拓了IEEE1149.1-1990鸿沟扫描测验技能规范。该规范供应了有用地测验引线距离较密的电路板上芯片的才气。

1.鸿沟扫描测验技能简介

这种测验可在器材正常功课时捕获功用数据。器材的鸿沟扫描单元可以迫使逻辑追寻引脚旌旗灯号,或是从引脚或器材中间逻辑旌旗灯号中捕获数据。强行参加的测验数据串行地移入鸿沟扫描单元,捕获的数据串行移出并在器材外部同预期的成果进行比照。

鸿沟扫描测验法子

2.器材的BST构造

规范的鸿沟扫描测验只需求五根旌旗灯号线,即TDI(测验数据输入)、TDO(测验数据输出)、TMS(测验法子遴选)和TCK(测验时钟输入),TRST(测验复位输入)可以对电路板上悉数支撑鸿沟扫描的芯片内部逻辑和鸿沟管脚进行测验。运用鸿沟扫描技能可以增强芯片、电路板甚至体系的可测验性。

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