PLD設計方法及步驟

1、PLD器件的設計步驟

　　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(yǔ)言描述，原理圖描述是一種直觀(guān)簡(jiǎn)便的方法，它可以將現有的小規模集成電路實(shí)現的功能直接用PLD器件來(lái)實(shí)現，而不必去將現有的電路用語(yǔ)言來(lái)描述，但電路圖描述方法無(wú)法做到簡(jiǎn)練；硬件描述語(yǔ)言描述是可編程器件設計的另一種描述方法，語(yǔ)言描述可能精確和簡(jiǎn)練地表示電路的邏輯功能，現在在PLD的設計過(guò)程中廣泛使用，并且有更加滸的趨勢，常用的硬件描述語(yǔ)言有ABEL,VHDL語(yǔ)言等，其中ABEL是一種簡(jiǎn)單的硬件描述語(yǔ)言，其支持布爾方程、真值表、狀態(tài)機等邏輯描述，適用于計數器、譯碼器、運算電路、比較器等邏輯功能的描述；VHDL語(yǔ)言是一種行為描述語(yǔ)言，其編程結構類(lèi)似于計算機中的C語(yǔ)言，在描述復雜邏輯設計時(shí)，非常簡(jiǎn)潔，具有很強的邏輯描述和仿真能力，是未來(lái)硬件設計語(yǔ)言的主流。

　　2.計算機軟件的編程及模擬

　　不管是用硬件描述語(yǔ)言描述的邏輯還是用原理圖描述的邏輯，必須通過(guò)計算機軟件對其進(jìn)行編譯，將其描述轉換為經(jīng)過(guò)化簡(jiǎn)的布爾代數表達式（即通常的最簡(jiǎn)與或表達式），編譯軟件再根據器件的特點(diǎn)將表達式適配進(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(jiǎn)稱(chēng)為JED文件）。
　　通常在將用戶(hù)設計的邏輯下載到具體器件中前，為了檢查設計的結果是否正確，通?？梢酝ㄟ^(guò)計算機軟件進(jìn)行模擬，檢查其設計結果是不否與設計要求相符。

　　3.通過(guò)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)現設計的要求，熔斷絲文件的下載一般須通過(guò)編程器進(jìn)行下載。
　　編程器是一種專(zhuān)門(mén)用于對可編程器（如EPROM,EEPROM,GAL,CPLD,PAL等）進(jìn)行編程的專(zhuān)業(yè)設備，常見(jiàn)的編程器有臺灣河洛公司的ALL系列、南京西爾特公司的Super系列等。編程器通常通過(guò)計算機的并行打印器將JED文件下載到編程器中，編程器再將JED文件根據器件的特點(diǎn)將其寫(xiě)入器件內部，從而達到下載的目的。下圖給出了PLD的設計過(guò)程。

2、 可編程器件設計軟件簡(jiǎn)介

　　可編程器件的設計軟件種類(lèi)很多，各大器件廠(chǎng)家及一些軟件公司都開(kāi)發(fā)了一系列的設計軟件，正是由于這些軟件才推動(dòng)了可編程器件的快速發(fā)展。
　　通常根據邏輯功能的描述方法分為：語(yǔ)言描述和原理圖描述設計兩大類(lèi)。常見(jiàn)的如DATA I/O公司的BAEL語(yǔ)言、四通公司ASIC事業(yè)部開(kāi)發(fā)的針對GAL器件的FM(Fast MAP)軟件等屬于語(yǔ)言描述類(lèi)設計軟件；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(yǔ)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(shuō)明GAL器件的設計過(guò)程，同時(shí)該軟件還可以開(kāi)發(fā)Lattice公司的pLSI器件和ispLSI器件等。

　　1.ABEL-HDL語(yǔ)言

　　ABEL-HDL語(yǔ)言是一種用語(yǔ)言來(lái)描述器件邏輯功能的設計語(yǔ)言，它與其它計算機語(yǔ)言一樣有一些關(guān)鍵字及一些規定。

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

3、 可編程邏輯器件設計舉例

　　1.用ABEL語(yǔ)言設計
　　(1)啟動(dòng)Synario軟件并創(chuàng )建一個(gè)新的設計項目
在Windows 95的程序組上執行Synario,屏幕中的出現Synario軟件的開(kāi)始界面。
在 File菜單中選擇New Profect…項，鍵入新的項目名如SUM。如下圖所示。

在實(shí)際使用時(shí)應注意該項目所處的目錄位置，否則當退出當前操作后就找不到前的設計，當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，新的項目名一般不要使用中文當文件名。
　　(2)選擇器件
　　雙擊Virtual Device,將出現Choose Device的對話(huà)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(lèi)型
　　可編程邏輯設計的源文件可以是ABEL語(yǔ)言也可以原理圖，在Source菜單中選擇New，出現New話(huà)框后選擇ABEL-Module表示進(jìn)行ABEL語(yǔ)言的輸入,輸入相應的模塊名及文件名。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(wú)法進(jìn)行編譯。
　　(4)輸入ABEL語(yǔ)言源程序 在對應的源文件編輯器中輸入相應的源文件，在輸入時(shí)關(guān)鍵字可以是大寫(xiě)，也可以是小寫(xiě)字母，但變量的大小寫(xiě)不能改變，否則在編譯時(shí)將報錯。如下圖。

(5)源文件編譯