1、 第第 1 章章 绪论绪论 1.11.1 课题的背景和意义课题的背景和意义 当今社会是数字化的社会，是数字集成电路广泛应用的社会，数字集成电路 本身在不断地进行更新换代。它由早期的电子管、晶体管、小中规模集成电路， 发展到超大规模集成电路(VLSIC，几万门以上)以及许多具有特定功能的专用集 电路。但是，随着微电子技术的发展，设计与制造集成电路的任务己不完全由半 导体厂商来独立承担。系统设计师们更愿意自己设计专用集成电路(ASIC)芯片， 而且希望ASIC的设计周期尽可能短，最好是在实验室里就能设计出合适的ASIC 芯片，并且立即投入实际应用之中，因而出现了现场可编程逻辑器件(FPLD)，其
2、中应用最广泛的当属现场可编程门阵列(FPGA)和复杂可编程逻辑器件(CPLD)。 大 规模可编程逻辑器件CPLD和FPGA是当今应用最广泛的两类可编程专用集成电路， 电子设计工程师利用它可以在办公室或实验室里设计出所需的专用集成电路， 从 而大大缩短产品的上市时间，降低了开发成本。此外，可编程逻辑器件还具有静 态可重复编程和动态在系统重构的特性， 使得硬件的功能可以象软件一样通过编 程来修改，这样就极大的提高了电子系统设计的灵活性和通用性。由于具备上述 两方面的特点，CPLD和FPGA受到了世界范围内广大电子设计工程师们的普遍欢 迎，应用日益广泛。目前已有单片可用门数超过数百万门、工作频率可达
3、500MHz 以上的可编程ASIC芯片问世，由于工艺和结构的不断改进，可编程ASIC芯片上包 含的资源越来越丰富，可实现的功能越来越强，他们己成为当今实现电子系统集 成化的重要手段。 随着微电子技术的飞速进步，电子学进入了一个崭新的时代，其特征是电子 技术的应用正以空前规模和速度渗透到各行各业。PLD的广泛应用，为各行业的 电子系统设计工程师自行开发本行业专用的ASIC提供了技术和物质条件。PLD作 为当今电子设计领域应用最广泛的可编程器件之一，其原因是多方面的，PLD高 集成度、可现场修改、开发周期短等优点满足了从军用到民用、从高端到低端的 大多数电子设计领域的需求。 而可编程逻辑器件从出现
4、至今只有短短二十年的发 展历史， 有很多电子设计工程师以至可编程逻辑器件产品的用户对这一器件的特 性、优势还不是非常了解，部分有经验的设计师依然习惯于用单片机等传统工具 从事电路设计， 这样就影响了电子产品的市场竞争力， 也忽略了产品的升级空间。 因此，十分有必要对PLD这一族器件进行全面细致的分析研究，从而更好地利用 PLD的优势为电子设计服务。 1.21.2课题的内容及方法课题的内容及方法 本文主要介绍了可编程逻辑器件在数字系统设计中的应用， 本文研究的脉络 是以可编程逻辑器件的主要应用特性为主线， 分析可编程逻辑器件应用研究的必 要性和现实意义;探讨可编程逻辑器件结构特点上以及在数字系统设计中与传统 电子器件的区别;比较主要的PLD大公司的产品、设计工具和编程语言，分析各公 司产品的优势和不足。同时本文以基于FPGA的空调温度控制系统设计为实例，比 较形象地展现了可编程逻辑器件在数字系统设计中的特点和优势。 同时也使的对 可编程逻辑器件的应用研究具体形象。 1.31.3论文结构安排论文结构安排 本文一共分为七章，各章的内容如下： 第一章 介绍了课题研究的背景和意义，以及本课
