CPLD/FPGA开发工具

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1、PLD，CPLD，FPGA有何不同?   
  答：不同厂家的叫法不尽相同，PLD是可编程逻辑器件的总称，早期多EEPROM工艺，基于乘积项结构。 FPGA是指现场可编程门阵列，最早由Xilinx公司发明。多为SRAM工艺，基于查找表结构，要外挂配置用的EPROM。Xilinx把SRAM工艺，要外挂配置用的EPROM的PLD叫FPGA，把Flash工艺、乘积项结构的PLD叫CPLD;Altera把自己的PLD产品:MAX系列，FLEX/ACEX/APEX系列都叫作CPLD，即复杂PLD，由于FLEX/ACEX/APEX系列也是SRAM工艺，要外挂配置用的EPROM，用法和Xilinx的FPGA一样，所以很多人把Altera的FELX/ACEX/APEX系列产品也叫做FPGA.  

2、NiosII嵌入式处理器是一个什么样的处理器？与其他相比具有哪些功能?  
  答：1）Nios II嵌入式处理器是一个用户可配置的通用RISC嵌入式处理器。它的易用性和灵活性使它成为世界上最流行的嵌入式处理器之一。  
      2）Cyclone II FPGA系列是价格极其敏感应用的正确选择，因为其提供了与所有其他成本优化FPGA系列相比最低的单LE价格。每个Cyclone II器件都被设计拥有一套最佳的功能，包括：● 多达68,416 LE用于高密度应用多达1.1兆比特的嵌入式处理器用于通用存储 ● 多达150个18x18 嵌入式处理器用于低成本数字信号处理（DSP）应用 ● 专用外部存储器接口电路用以连接DDR2、DDR和SDR SDRAM以及QDRII SRAM存储器件 ● 最多4个嵌入式PLL，用于片内和片外系统时钟管理 ● 支持单端I/O标准用于64-bit/66-MHz PCI和64-bit/100-MHz PCI-X (模式1)协议 ● 具有差分I/O信号，支持RSDS、mini-LVDS、LVPECL和LVDS，数据速率接收端最高达805兆比特每秒（Mbps），发送端最高622Mbps ● 对安全敏感应用进行自动CRC检测 ● 具有支持完全定制Nios? II嵌入式处理器 ● 采用串行配置器件的低成本配置解决方案 ● 可通过Quartus II软件的OpenCore Plus评估功能进行免费的IP功能评估 ● Quartus II网络版软件提供免费软件支持。  

3、我原来有一个74系列设计的电路，工作很正常，为什么原封不动集成到PLD中以后却不能正常工作，是芯片有问题吗？   
  答：设计PLD/FPGA内部电路与设计74的分立电路是有区别的。这个问题是由于电路中的毛刺造成的。电路布线长短不同造成延时不一致，有竞争冒险，产生毛刺。分立元件之间存在分布电容和电感可以滤掉这些毛刺，所以用分立元件设计电路时，很少考虑竞争冒险和毛刺问题，但PLD/FPGA内部没有分布电容和电感，不可以滤掉任何毛刺（哪怕只有1ns)。有些毛刺是可以忽略的，有些是致命的（如D触发器的clk，clr，PRN端）。这些致命的毛刺将导致电路不能正常工作。这是设计FPGA和设计分立元件最大的不同。可以通过修改电路减少有害毛刺。根据经验，几乎所有稳定性或可靠性问题均由PLD内部电路设计不合理造成的。  

4、如何将信号做一定延时？   
  答：当需要对某一信号作一段延时时，初学者往往在此信号后串接一些非门或其它门电路，此方法在分离电路中是可行的。但在FPGA 中，开发软件在综合设计时会将这些门当冗余逻辑去掉，达不到延时的效果。用ALTERA公司的MaxplusII开发FPGA时，可以通过插入一些LCELL原语来产生一定的延时，但这样形成的延时在FPGA芯片中并不稳定，会随温度等外部环境的改变而改变，因此并不提倡这样做。在此，可以用高频时钟来驱动一移位寄存器，待延时信号作数据输入，按所需延时正确设置移 位寄存器的级数，移位寄存器的输出即为延时后的信号。此方法产生的延时信号与原信号比有误差，误差大小由高频时钟的周期来决定。对于数据信号的延时，在输出端用数据时钟对延时后信号重新采样，就可以消除误差。  

5、什么是IP核或IP库?有那些种类？  
  答：IP核是指：将一些在数字电路中常用但比较复杂的功能块，如FIR滤波器，SDRAM控制器，PCI接口等等设计成可修改参数的模块，让其他用户可以直接调用这些模块，这样就大大减轻了工程师的负担，避免重复劳动。随着CPLD/FPGA的规模越来越大，设计越来越复杂，使用IP核是一个发展趋势。不过目前大多数库是收费的。  

6、如何设计3.3V，2.5V等低电压PLD/FPGA的电源？  
  答：多用低压差线形稳压器（LDO）或采用开关电源，详细内容参见低电压PLD/FPGA的供电设计。  

7、CPLD / FPGA的宏单元是怎么定义？一个宏单元对应多少门？   
  答：宏单元（或逻辑单元）是PLD/FPGA的最基本单元，不同产品对这种基本单元的叫法不同，如LE，MC，CLB，Slices等，但每个基本单元一般都包括两部分，一部分实现组合逻辑，另一部分实现时序逻辑。各个厂家的定义可能不一样。对ALTERA的芯片，每个基本单元含一个触发器；对Xilinx的部分芯片，每个基本单元单元含两个触发器。一般不用“门”的数量衡量PLD/FPGA的大小，因为各家对门数的算法不一样，象ALTERA和Xilinx对门的计算结果就差了一倍，推荐用触发器的多少来衡量芯片的大小。如10万门的Xilinx的XC2S100有1200个slices，即含2400个触发器；5万门的ALTERA的1K50则含2880个LE，即2880个触发器。  

8、为什么有些按照标准VHDL语法编写的程序在MaxplusII下编译通不过？   
  答：MaxplusII支持大部分VHDL语法，但也有一些标准的VHDL语句不能支持，最好的方法是采用专用VHDL语言综合工具综合，生成*.edif文件后再给MaxplusII做布线。2000.5月起Altera与Synopsys和Mentor公司达成合作协议，所有Altera用户均可按协议可免费使用以下专用的VHDL工具：1.Synopsys公司FPGA Express（HDL综合工具）2.Mentor 公司 Graphics’Leonard Spectrum （HDL综合工具）3.Mentor公司ModelSim（HDL仿真工具）， 软件可从Altera的网上下载。9、在仿真时，如何设置时钟周期和总的仿真时间？  
在出现仿真窗口后，要把菜单：Option>snap to the grid 的勾去掉，才可任意设置时钟频率，在菜单File>End time中可修改仿真时间。仿真时间越长，对内存和CPU要求也越大。  

9、FLEX10K/ACEX系列器件中可以做各种RAM和ROM，那么如何初始化ROM?  
  答：调入ROM元件时（可用LPM_ROM或用MegaWizard Plug-In Manager调入)软件会问初始化文件的名字，如你还没有做好这个文件，可以先填一个文件名，如:test.mif或test.hex(test这个文件现在并不存在），完成设计后编译，再建立波形文件*.SCF，打开仿真窗口simulator， 此时可在菜单中找到Initialize>Initialize Memory(这个选项只有在仿真窗口出现后才会出现）此时你可以编辑初始化文件并输出成*.mif或*.hex文件（如test.mif或test.hex），要再次编译。这样才算完成。  

10、如何计算功耗和供电电流问题？  
  答：对QuartusII的用户可以直接用QuartusII计算功耗。对MaxplusII的用户可以用这里的几个Excel小程序来自动计算功耗和电流，感兴趣的用户不妨下载一试，如对有些参数不清楚，可查阅Altera Date BooK。  
1）MAX7000数据手册 2）FLEX10K/6K数据手册