Вход

Конструирование ПЛИС

Реферат по технологиям
Дата добавления: 08 февраля 2010
Язык реферата: Русский
Word, rtf, 54 кб
Реферат можно скачать бесплатно
Скачать

Специализированные полузаказные ИС на базовых матричных кристаллах (БМК), называемых за рубежом вентильными ма трицами (Gate Arrays), бе зусловно, обладают рядом преимуществ. Основным из них явл яется возмож ность создания на их основе самых различных микросхем при наличии раз витых средств проектирования. Именно это, наряду с низкой ст оимостью самих кристаллов, и обусловило широкое распространение БМК в 60-70 го ды. Однако весьма очевидны и недостатки матричных кристаллов. Прежде всего речь идет о значительных сроках и затратах на проектирование специализ ированных ИС на основе БМК. Эта негативная их особенность послужила пред посылкой для появления нового класса специализированных полузаказных микросхем (СПИС) - программируемых логических ИС (ПЛИС). В зарубежной литер атуре синонимом ПЛИС является аббревиатура PLD-programmable logic devices. ПЛИС- это интегральные микросхемы, содержащие программируемую матри цу элементов логического И (конъюнкторов), программируемую или фикси руему ю матрицу элементов логического ИЛИ (дизъюнкторов) и так называе мые мак роячейки (в зарубежной литературе-macrocells). Макроячейки, как правило, включают в себя триггер, тристабильный буфер и вентиль исклю чающее ИЛИ, управляю щий уровнем активности сигнала. Размерность мат риц и конфигурация макр оячеек определяют степень интеграции и логичес кую мощность ПЛИС. Структурная схема обобщенной модели ПЛИС приведена на рис.1, а тиро вые конфигурации макроячеек - на рис .2,3 и 4. В сочетании с разнообразными о братными связями перечисленные элемен ты формируют завершенную автом атную структуру, ориентированную на реа лизацию как комбинационных (деш ифраторов,мультиплексоров, сумматоров), так и последовательностных схе м (управляющих автоматов, контроллеров, счетчиков). В ПЛИС заложены возможновти, которые позволяют превратить ее в ИС с любо й функцией цифровой логики. Проектирование сводится к выявлению програ ммируемых элементов (перемычек или запоминающих ячеек), после удаления к оторых в структуре схемы остаются только те связи, которые необходимы дл я выполнения требуемых функций. На практике эта задача весьма непростая , так как современные ПЛИС содержат в среднем нес колько десятков тысяч п еремычек. Поэтому для проектирования обяза тельно применяют системы ав томатизированного проектирования (САПР ПЛИС). Благодаря наличию различных систем автоматизированного проектирова н ия, а также структурным и технологическим особенностям, ПЛИС пред ставл яют технологию рекордно-короткого цикла разработки радиоэлектрон ной аппаратуры. Причем весь цикл проектирования и изготовления готово го ус тройства осуществляется самим разработчиком, что значителбно сни жает стоимость РЭА по сравнению с использованием БМК. Если за рубежом ПЛИС уже заняли заметное место в арсенале разработ чика РЭА, то в России и странах СНГ эта технология только начинает по-настояще му развиваться. Отставание объясняется рядом причин. Во-первых, очень уз ка номенклатура ПЛИС на нашем рынке элементной ба зы. Во-вторых, практиче ская недоступность для наших специалистов сов ременных зарубежных сис тем проектирования. В-третьих, недостаток ин формации в технической лит ературе о ПЛИС и методах работы с ними. Нужно, однако, отметить, что в начале 90-х годов у нас стали наблю даться нек оторые реальные сдвиги в приминении ПЛИС на отдельных пред приятиях. Эт ому в первую очередь способствовало появление отечествен ных ПЛИС для р ешения многих задач. Назовем, например, ПЛИС с плавкими перемычками по те хнологии ТТЛШ, производимые в НИИМЭ в Зеленограде. В их числе уже давно из вестные ПЛМ К556РТ1,К556РТ2,К556РТ21 и сравни тельно недавно выпускаемые ИС КМ1556ХП4, КМ1556ХП6,КМ1556ХП8,КМ1556ХЛ8, являющиеся аналогами широко распространенных в мир е ПЛИС семейства PAL. Сыграл определенную роль и выход на отечественный рынок фирмы INTEL, предст авившей в числе своей продукции ПЛИС по технологии КМОП с УФ-стиранием. Н аибольшую известность получили ПЛИС 85С060,85С090 и 85C22V10, считавшаяся в 80-х годах ми ровым промышленным стандартом на ПЛИС. Основные характеристики зарубежных и отечественных ПЛИС приведены в т аблице. В каких же случаях целесообраз но применять ПЛИС ? Во-первых, при разработке ориги нальной аппаратуры , а также для за мены обычных ИС малой и средней степен и интеграции. При этом значи тельно уменьшаются размеры устройства, сни жается потребляемая мощ ность и повышается надежность. Наиболее эффективно использование ПЛИС в изделиях, требующих нестан да ртных схемотехнических решений. В этих случаях ПЛИС даже средней степен и интеграции (24 вывода) заменяет, как правило, до 10-15 обыч ных интегральных м икросхем. Другим критерием использования ПЛИС является потребность резко сок ра тить сроки и затраты на проектирование, а также повысить возмож ность мо дификации и отладки аппаратуры. Поэтому ПЛИС широко применяет ся в стен довом оборудовании, на этапах разработки и производства опыт ной партии новых изделий, а также для эмуляции схем, подлежащих после дующей реализ ации на другой элементной базе, в частности БМК. Отдельная область применения ПЛИС - проектирование на их основе ус тройств для защиты программного об еспечения и аппаратуры от несанкцио нированного доступа и копирования. ПЛИС обладают такой технологичес кой особенностью, как "бит секретности ", после программирования кото рого схема становится недоступной для чт ения (хотя свои функции ПЛИС, естественно, продолжает выполнять). Обычно п рименение одной-двух ПЛИС средней степени интеграции оказывается впол не достаточной для надеж ной защиты информации. Наиболее широко прграммируем ые логические ИС используются в микроп роцессорной и вычислительной те хнике. На их основе разрабатываются контроллеры, адресные дешифраторы, л огика обрамления микропроцессоров, формирователи управляющих сигнало в и др. На ПЛИС часто изготавливают микропрограммные автоматы и другие с пециализированные устройства, нап ример, цифровые фильтры, схемы обрабо тки сигналов и изображения, про цессоры быстрого преобразования функци й Фурье и т.д. В технике связи ПЛИС применяются в аппаратуре уплотнения те лефонных сигналов. Применение ПЛИС становится актуальным еще и потому, что у разработ чико в зачастую нет необходимых стандартных микросхем.

© Рефератбанк, 2002 - 2017