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可编程逻辑器件的发展及其应用前景

可编程逻辑器件的发展及其应用前景 2011年12月09日 来源： 1 引言　 现代电气传动技术的发展得益于电力电子技术、自动控制技术和微电子技术的发展，现代全 控开关型电力电子器件制造技术的进步和PWM技术的产生使处于调速系统中的电机电流谐波 减小、转矩脉动降低、电机运行效率和调速性能提高；而现代控制理论的发展为进一步改善 电机调速性能提供了有利条件，出现了标志现代交流调速理论的矢量控制和直接转矩控制， 使感应电机的调速性能可以和直流电机媲美；然而，10多年的研究经验告诉我们，优越的调 速性能是需要强有力的微电子技术(以往主要是高速CPU)发展来保障的，先进的控制算法加 上高速的计算处理能力才能使交流调速系统性能得到满足。近年来发展起来的超大规模可编 程逻辑芯片，由于其灵活的可编程能力、快速的并行信号处理方式、足够多的内部资源、无 复位问题和程序跑飞的困扰等，使其在电气传动领域中获得了广泛应用。　2 大规模可编程逻辑器件的分类及其特点　 可编程逻辑器件的发展已经经历了几十年，以往由于其内部拥有的资源太小，并未引起轰动 ，然而近几年随着芯片制造技术的发展，可编程逻辑芯片已从原来的十几门逻辑发展到万门 、几十万门、甚至百万门，其应用面变得越来越广泛，目前已广泛应用于通讯、电了、电力 、军事、仪器仪表、影视等各个高科技研发领域和产品中。目前，超大规模可编程逻辑器件 主要分为两大类：复杂可编程逻辑器件(Complex Programming Logic Device, CPLD)和现场 可编程门阵列(FPGA)。 CPLD内部结构与以往简单的PLD器件(如PAL或GAL)类似，只是容量比PLD高，一般采用EPROM 、EEPROM或FLASH结构，其内部逻辑块大，特别适合控制逻辑、译码逻辑、时序逻辑的应用。 FPGA的内部结构与CPLD截然不同，它是由许多微小的逻辑块阵列组成，各个逻辑块阵列四周 被I/O块包围，通过编程方式将这些微小的逻辑块连接起来，从而实现各种复杂的逻辑运算 ，因此FPGA具有逻辑单元小、密度高、数据通道资源丰富、寄存器多等特点，特别适合于复 杂的逻辑运算，通常FPGA的容量也比CPLD大。3 可编程逻辑器件的开发工具与EDA技术　 随着可编程逻辑芯片规模的不断扩大，对芯片功能的2次开发就越来越依赖专用的手段和工 具才能完成，电子设计自动化技术(Electronic Design Automation, EDA)顺应了这种需求 ，使人们利用集计算机图形学、拓扑逻辑学、计算数学、人工智能学等多种计算机应用学科 的最新成果开发而成的一整套软件工具，进行芯片逻辑功能的设计、仿真、时序分析、逻辑综合等［1］，极大改善了开发环境。应用这种软件工具及其支持的硬件描述语言从 事电子系统的设计，它打破了软硬件之间最后的屏障，使软硬件工程师们有了真正的共同语言。由于大规模可编程逻辑器件的突出优势和开发环境的有力支持，电子设计专家预言：单 片机时代已经结束，未来将是EDA的时代，这是极具深刻洞察力的重要切入点之一。 EDA技术实际上是一个以计算机辅助设计为基础的工作平台，由于计算机软硬软件技术的飞 速发展和超大规模集成芯片制造工艺的日趋成熟与稳定，促成了电路设计和版图设计工作的 独立进行，使电路设计工程师免除了对IC底层设计和制造中的后顾之忧，EDA技术的发展便 有了坚实的基础，可以说，EDA技术的发展，就是EDA工具的发展，即计

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