第3章 习题解答
1．可编程逻辑器件是如何分类的？
答：PLD的种类繁多，各生产厂家命名各不相同，一般可按以下几种方法进行分类。 1) 按集成度来区分
(1) 简单PLD，逻辑门数500门以下，包括PROM、PLA、PAL和GAL等器件。 (2) 复杂PLD，芯片集成度高，逻辑门数500门以上，或以GAL22V10作参照，集成度大于GAL22V10，包括EPLD、CPLD、FPGA等器件。
2) 从编程结构来区分
(1) 乘积项结构PLD，包括PROM、PLA、PAL、GAL、EPLD和CPLD等器件。 (2) 查找表结构PLD，FPGA属此类器件。 3) 从互连结构来分
(1) 确定型PLD。确定型PLD提供的互连结构，每次用相同的互连线布线，其时间特性可以确定预知(如由数据手册查出)，是固定的，如CPLD。
(2) 统计型PLD。统计型结构是指设计系统时，其时间特性是不可以预知的，每次执行相同的功能时，却有不同的布线模式，因而无法预知线路的延时，如Xilinx公司的FPGA器件。
4) 从编程工艺来区分
(1) 熔丝型PLD。如早期的PROM器件，编程过程就是根据设计的熔丝图文件来烧断对应的熔丝，获得所需的电路。
(2) 反熔丝型PLD。如OTP型FPGA器件，其编程过程与熔丝型PLD相类似，但结果相反，在编程处击穿漏层使两点之间导通，而不是断开。
OTP是一次可编程(OneTime Programming)的英文缩写，以上两类都是OTP器件。 (3) EPROM型PLD。EPROM是可擦可编程只读存储器(ErasablePROM)的英文缩写，EPROM型PLD采用紫外线擦除，电可编程，但编程电压一般较高，编程后，下次编程前要用紫外线擦除上次编程内容。
在制造EPROM型PLD时，如果不留用于紫外线擦除的石英窗口，也就成了OTP器件。 (4) EEPROM型PLD。EEPROM是电可擦可编程只读存储器(Electrically Erasable PROM)的英文缩写，与EPROM型PLD相比，不用紫外线擦除，可直接用电擦除，使用更方便，GAL器件和大部分EPLD，CPLD器件都是EEPROM型PLD。
(5) SRAM型PLD。SRAM是静态随机存储器(Static Radom Access Memory)的英文缩写，可方便快速地编程(也称配置)，但掉电后，其内容即丢失，再次上电需要重新配置，或加掉电保护装置以防掉电，大部分FPGA器件都是SRAM型PLD。
2．可编程逻辑器件有哪些主要特点？
答：可编程逻辑器件有两大主要特点：其一是由用户通过软件进行配置和编程，从而
第3章 可编程逻辑器件应用系统设计
完成某种特定的功能，且可以反复擦写；其二在修改和升级PLD时，不需额外地改变PCB，只是在计算机上修改和更新程序，使硬件设工作成为软件开发工作，缩短了系统设计的周期，提高了实现的灵活性并降低了成本。
3．生产可编程逻辑器件的厂商有哪些？
答：可编程逻辑器件生产商主要为Altera和Xilinx两家公司，它们引领着FPGA的发展潮流，主导着FPGA的发展方向。另外几家颇具竞争力的可编程逻辑器件供应商分别是Lattice、Actel、Atmel、AMD、AT&T、Cypress、Intel、Motorola、Quicklogic、TI等。
4．可编程逻辑器件的发展趋势是什么？ 答：可编程逻辑器件的发展趋势如下。 (1) 向大容量、低电压、低功耗方向发展。 (2) 向系统级高密度方向发展。 (3) 向高速可预测延时方向发展。 (4) 向数模/混合可编程方向发展。 (5) 向多功能、嵌入式模块方向发展。 (6) 向SOPC方向发展。
5．常用可编程逻辑器件有哪些？
答：Altera是最大可编程逻辑器件供应商之一，主要产品有MAX3000/7000、FLEX10K、APEX20K、ACEX1K、Cyclone、Stratix等
Xilinx的产品种类较全，主要有XC 9500/4000、Spartan、Coolrunner(XPLA3)、Virtex等。相应的开发软件为Foundition和ISE。
Lattice是ISP技术的发明者，与Altera和Xilinx相比，其开发工具比Altera 和Xilinx 略逊一筹，其中小规模PLD比较有特色，不过其大规模PLD、FPGA 的竞争力还不够强。主要产品有ispLSI 2000/5000/8000、MACH 4/5、ispMACH 4000等。
ACTEL是反熔丝PLD的领导者，由于反熔丝PLD抗辐射，耐高低温，功耗低，速度快，所以在军品和宇航级产品上有较大优势。主要产品有IGLOO、ProASIC、Axcelerator等。
6．ACTEL的可编程逻辑器件有什么特点？
答：ACTEL主要生产反熔丝PLD，反熔丝PLD具有抗辐射，耐高低温，功耗低，速度快等特点。
7．什么是Nios Ⅱ？Nios Ⅱ处理器有哪些特性？
答：Nios Ⅱ是一个用户可配置的通用RISC嵌入式处理器。 Nios Ⅱ处理器的特性如下: (1) 提高系统的性能。 (2) 提供更低的系统成本。
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(3) 对产品的生命周期有巨大优势。
(4) 配有功能强大、易用的开发工具。 (5) 使用完全功能的开发包。
8．有人说“Nios Ⅱ是一个用户可配置的通用RISC嵌入式处理器”，这句话对吗？ 答：对。
9．ModelSim有哪些主要特点？
答：ModelSim的主要特点：①RTL和门级优化，本地编译结构，编译仿真速度快，跨平台跨版本仿真；②单内核VHDL和Verilog混合仿真；③源代码模板和助手，项目管理；④集成了性能分析、波形比较、代码覆盖、数据流ChaseX、Signal Spy、虚拟对象Virtual Object、Memory窗口、Assertion窗口、源码窗口显示信号值、信号条件断点等众多调试功能；⑤C和Tcl/Tk接口，C调试；⑥对SystemC的直接支持，和HDL任意混合；⑦支持SystemVerilog的设计功能；⑧对系统级描述语言的最全面支持；⑨ASIC Sign off。
10．Xilinx的开发工具有哪些?
答：Xilinx的开发工具有ISE、Foundation、ISE Webpack等，其中ISE是Xilinx公司的集成开发的工具，是 Xilinx公司早期的开发工具，逐步被ISE取代，ISE Webpack是xilinx提供的免费开发软件，功能比ISE少一些。
11．USB控制芯片FT245的功能有哪些？ 答： FT245功能特性如下。
① 用于并行FIFO双向数据传输接口的USB独立芯片。 ② 完整的USB协议处理芯片，不需具体的USB固件编程。
③ 基于4-wire握手连接，面向MCU/PLD/FPGA逻辑的简单接口。 ④ 数据传输速率达1MB/s(D2XX Direct Drivers)。 ⑤ 数据传输速率达300KB/s(VCP Drivers)。
⑥ 256B的接收缓冲和128B的发送缓冲，利用缓冲平滑技术，实现较高的数据吞吐量。 ⑦ FTDI的免版税VCP和D2XX驱动避免了大多数情况下的USB驱动程序开发。 ⑧ 新型USB FTDI芯片ID识别功能。
⑨ FIFO接收发送缓冲区，实现较高数据吞吐量。 ⑩ 可调接收缓冲区超时。
同步和异步的位响应模式接口选项，并通过RD#和WR#实现选通，可允许该数据
总线充当通用I/O口。
FT245集成了1024bit的内部EEPROM，用于存储USB VID，PID，序列号和产品
描述字符串。
FT245器件提供可预编程的唯一USB序列号。
通过PWREN#引脚和唤醒引脚功能，可支持USB挂起/唤醒。 内置事件字符支持。
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