基于CPLD的高速存儲設計

O 引言
信息存儲是信息科學(xué)研究的重要內容之一。在信號處理、智能儀器及工業(yè)自動(dòng)控制等領(lǐng)域都存在著(zhù)信息存儲的內容。隨著(zhù)技術(shù)的不斷發(fā)展，對數據信息存儲的速度要求越來(lái)越高，因此，數據高速存儲在系統設計過(guò)程中，已成為一個(gè)十分重要的問(wèn)題。本文簡(jiǎn)要介紹了一種基于可編程邏輯器件的高速存儲系統的設計方案，并給出了其軟件及硬件設計思路。

1 系統設計
目前常用的可編程邏輯器件主要有FPGA與CPLD。它們都是可編程ASIC器件，有很多共同特點(diǎn)，但二者在結構上有一定差異：FPGA在結構上主要分為可編程I／O單元、基本可編程邏輯單元、嵌入式塊RAM、豐富的布線(xiàn)資源、底層嵌入功能單元和內嵌專(zhuān)用硬核等。而CPLD則主要由可編程I／O單元、基本邏輯單元、布線(xiàn)池和其它輔助功能模塊構成。二者結構的不同使其又具有各自的特點(diǎn)：FPGA更適合于完成時(shí)序邏輯，而CPLD則適合完成各種算法和組合邏輯。也就是說(shuō)，FPGA更適合于觸發(fā)器豐富的結構，而CPLD則適合于觸發(fā)器有限而乘積項豐富的結構。FPGA的分段式布線(xiàn)結構決定了其延遲的不可預測性，而CPLD的連續式布線(xiàn)結構則決定了它的時(shí)序延遲是均勻的和可預測的。
與FPGA相比，CPLD比較適合復雜狀態(tài)機、存儲控制器等應用，可廣泛應用于高速領(lǐng)域和實(shí)時(shí)測控等方面，具有高速、高可靠性的特點(diǎn)?；谝陨锨闆r，本系統采用CPLD作為系統主控制器。同時(shí)選用SRAM存儲器IC61LV2568―8T芯片。該SRAM存儲器的初始存取等待時(shí)間很短，可廣泛應用于需要快速存取數據的場(chǎng)合。

2 IC61LV2568―8T的操作時(shí)序
IC6lLV2568―8T是一款高速低功耗靜態(tài)RAM存儲器。該芯片采用高性能CMOS技術(shù)制造，最小存取時(shí)間可達8ns，待機功耗為36mW，兼容TTL電平輸入輸出。該芯片工作時(shí)不需要時(shí)鐘控制及刷新。其讀寫(xiě)時(shí)序圖如圖1所示。

3 硬件電路
本系統采用Lattice公司的ispMACH LC4526V作主控制器。這是一款高速、低功耗且配置有JTAG口，可支持ISP編程的高密度PLD。此芯片屬于ispMACH 4000V／B／C系列，其最高工作頻率可達322 MHz，傳輸延時(shí)為3．0 ns。它的靜態(tài)電流典型值為1.3 mA(對于4000C系列)。應用時(shí)，可用硬件描述語(yǔ)言設計程序，再借助EDA工具進(jìn)行行為仿真、功能仿真和時(shí)序仿真，最后通過(guò)綜合工具產(chǎn)生網(wǎng)表，再下載到目標器件，從而生成硬件電路。CPLD與存儲器的硬件連接如圖2所示。
因系統的有源晶振頻率為200 MHz，因該頻率已是高頻，故在電路設計時(shí)，要考慮一定的阻抗匹配問(wèn)題。晶振輸出腳與CPLD時(shí)鐘輸入腳之間應接有電阻R，這個(gè)電阻便是為了信號阻抗匹配而串接的。而在程序設計時(shí)，可以將晶振輸入的時(shí)鐘信號分頻。
對于兩片RAM，可進(jìn)行乒乓操作。其硬件結構如圖3所示。事實(shí)上，對于兩個(gè)數據存儲器的乒乓操作，還需要系統軟件來(lái)共同完成。