eda直流电机测控仪课程设计

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1、 第 1 页 共 41 页 1 绪论 1.1 FPGA 背景 目前以高速集成硬件描述语言（VHDL）所完成的电路设计，可以经过简 单 的综合与布局，快速的烧录至 FPGA 上进行测试，是现代 IC 设计验证的技术主 流。 这些可编辑元件可以被用来实现一些基本的逻辑门电路 （比如 AND、 OR、 XOR、 NOT）或者更复杂一些的组合功能比如解码器或数学方程式。在大多数的 FPGA 里面，这些可编辑的元件里也包含记忆元件例如触发器（Flipflop）或者其他 更加完整的记忆块。系统设计师可以根据需要通过可编辑的连接把 FPGA 内部的 逻辑块连接起来，就好像一个电路试验板被放在了一个芯片里。一

2、个出厂后的成 品 FPGA 的逻辑块和连接可以按照设计者而改变， 所以 FPGA 可以完成所需要的逻 辑功能。 FPGA 一般来说比 ASIC（专用集成芯片）的速度要慢，无法完成复杂的设 计，而且消耗更多的电能。但是他们也有很多的优点比如可以快速成品，可以被 修改来改正程序中的错误和更便宜的造价。 厂商也可能会提供便宜的但是编辑能 力差的 FPGA。因为这些芯片有比较差的可编辑能力，所以这些设计的开发是在 普通的 FPGA 上完成的，然后将设计转移到一个类似于 ASIC 的芯片上。另外一 种方法是用 CPLD（复杂可编程逻辑器件备）。 1.2 FPGA 发展前景 FPGA 技术正处于高速发展时

3、期，新型芯片的规模越来越大，成本也越来越 低，低端的 FPGA 已逐步取代了传统的数字元件，高端的 FPGA 不断在争夺 ASIC 的市场份额。先进的 ASIC 生产工艺已经被用于 FPGA 的生产，越来越丰富的处理 器内核被嵌入到高端的FPGA芯片中， 基于FPGA的开发成为一项系统级设计工程。 随着半导体制造工艺的不同提高，FPGA 的集成度将不断提高，制造成本将不断 降低，其作为替代 ASIC 来实现电子系统的前景将日趋光明。 (1) 大容量、低电压、低功耗 FPGA 大容量FPGA 是市场发展的焦点。 FPGA 产业中的两大霸主： Altera和Xilinx 在超大容量 FPGA 上展

4、开了激烈的竞争。2007 年 Altera 推出了 65nm 工艺的 StratixIII系列芯片， 其容量为67200 个L E (Logic Element， 逻辑单元)， Xilinx 第 2 页 共 41 页 推出的 65nm 工艺的 VitexVI 系列芯片，其容量为 33792 个 Slices (一个 Slices 约等于 2 个 L E)。采用深亚微米(DSM)的半导体工艺后,器件在性能提高的同时， 价格也在逐步降低。由于便携式应用产品的发展，对 FPGA 的低电压、低功耗的 要日益迫切。因此，无论那个厂家、哪种类型的产品,都在瞄准这个方向而努力。 (2) 系统级高密度 FPGA 随着生产规模的提高,产品应用成本的下降， FPGA 的应用已经不是过去的仅 仅适用于系统接口部件的现场集成，而是将它灵活地应用于系统级(包括其核心 功能芯片)设计之中。 在这样的背景下， 国际主要 FPGA 厂家在系统级高密度 FPGA 的技术发展上，主要强调了两个方面：FPGA 的 IP( Intellec2tual Property ， 知识产权)硬核和 IP 软核。 当前具有