Читать онлайн «Программируемые логические ИМС на КМОП-структурах и их применение. Производственно-практическое издание»

ЗАРУБЕЖНЫЕ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ МИКРОСХЕМЫ П. П. Мальцев Н. И. Гарбузов А. П. Шарапов Д. А. Кнышев ПРОГРАММИРУЕМЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ ИМС НА КМОП-СТРУКТУРАХ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ Москва Энергоатом издат 1998 УДК 681. 332. 6 ББК 32. 844. 1 П78 Программируемые логические ИМС на КМОП-струк- П78 турах и их применение / П. П. Мальцев, Н. И. Гарбузов, А. П. Шарапов, Д. А. Кнышев - М. : Энергоатомиздат, 1998. - 160 с: ил. - (Зарубежные интегральные микро- схемы). ISBN 5-283-01678-1 Рассмотрены принципы функционирования и структуры программи- руемых логических интегральных микросхем (ПЛИС) на примере ПЛИС фирмы ХШпх с о структурой FPGA и CPLD. Описаны методы проетирова- ния устройств на базе ПЛИС, методы загрузки конфигурации в ПЛИС, а также метод периферийного сканирования для контроля функционирова- ния разработанных устройств. Для инженеров - разработчиков различных радиоэлектронных и вычислительных устройств, студентов вузов соответствующих специаль- ностей. ISBN 5-283-01678-1 © Авторы, 1998 ПРЕДИСЛОВИЕ Развитие электроники идет по пути повышения плотности компо- новки логических элементов на кристалле, что позволяет реализо- вывать в том же физическом объеме более сложные функции. Широ- кое применение находят микросхемы (МС) малой и средней степеней интеграции (ИС и СИС : 100 ... 1000 транзисторов на кристалле). Дальнейший прогресс в развитии электроники связан прежде всего с применением МС большой (БИС) и сверхбольшой (СБИС) степеней интеграции (до 100 000 транзисторов на кристалле и более). Однако расширение сферы применения СБИС сдерживалось тем, что получаемые МС имели уникальные функции (например, только микропроцессоры, ОЗУ). Нерегулярные узлы аппаратуры приходилось строить на базе МС малой и средней степеней интеграции, либо при- менять специализированные, полузаказные матричные БИС (МаБИС), в которых выполняемая функция закладывалась на заводе- изготовителе при создании кристалла, из-за чего резко удорожался и удлинялся процесс получения готового устройства. Появление программируемых логических интегральных микросхем (ПЛИС) позволило разработчикам путем программирования "чистых" МС (аналогично программированию ППЗУ) получать БИС, содержа- щие НЕРЕГУЛЯРНЫЕ части аппаратуры, которые ранее могли быть выполнены только на ИС и СИС, либо в виде МаБИС. Основное назначение ПЛИС - замена в аппаратуре логических МС с малой и средней степенями интеграции (одна ПЛИС может за- менить от 4 - 5 до 60 ИС и СИС и даже более). Применение ПЛИС дает и другие преимущества: уменьшение номенклатуры применяемых МС, так как одна ПЛИС может заменить практически любые МС, например, серии 155; малое время изготовления (программирование требуемых функций занимает несколько секунд); защита схемы от копирования (программирование "бита секретно- сти" не позволяет прочитать содержимое ПЛИС). ПЛИС широко используются в качестве интерфейсных схем, в мик- ропроцессорных системах для организации обмена и стыковки раз- личных БИС между собой и устройствами ввода-вывода. На базе ПЛИС могут быть изготовлены логические блоки и системы, преобра- зователи кодов, периферийные контроллеры, микропрограммные уст- ройства управления, конечные автоматы, а также другие устройства типа умножителей, небольших процессоров и процессоров быстрого преобразования Фурье.