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关于可编程逻辑,你或许现已忘记的8件事

曾几何时,原理图就是工程师们的一切,一张羊皮图纸,一支自动铅笔,一把直尺,一个绿色逻辑模版,一块橡皮擦,一块金属擦除模板,直到上世纪80年代,计算机的出现,使原理图的制作技术得到了一个大的飞跃。到上世

曾几何时,原理图便是工程师们的全部,一张羊皮图纸,一支自动铅笔,一把直尺,一个绿色逻辑模版,一块橡皮擦,一块金属擦除模板,直到上世纪80年代,计算机的呈现,使原理图的制作技能得到了一个大的腾跃。到上世纪80年代中期,在原理图技能正在产生改变的时分,FPGA登上了前史舞台。跟着FPGA的容量越来越大,原理图变得越来越杂乱和蠢笨,这就如同几年前ASIC规划所阅历的作业相同。到了上世纪90年代,日渐增加的杂乱度迫使工程师们学习Verilog和VHDL言语来运用大容量的器材,现在,这项盛行的技能现已根本替代了原理图输入。可是,在Xilinx Vivado规划套件的IP集成东西中,咱们能够看到原理图输入的新的方式,在这里,IP模块以一种图形化的视图方式呈现,而不必再去考虑IP内部的杂乱度,图形化规划又从头在规划中占有了一席之地。

FPLA,PAL和GAL在1975年,Signetics(西格尼蒂克)公司出品的第一代可编程逻辑器材被称为FPLA(现场可编程逻辑阵列)。FPLA的特色是尺度大、速度慢、价格贵重、不易运用,而且功耗很大,这些特色导致它无法在商业范畴取得成功。MMI(Monolithic Memories Inc)推出简化改善后的FPLA,又称为PAL(可编程阵列逻辑),是第一个取得成功的可编程逻辑器材,改善之后,不能够对或阵列进行编程,这样大大简化了片上的互连以及可编程的熔断点。MMI制作的双极型PAL十分廉价,这也助长了“blow-and-go”工程规划方式(不需求做任何仿真)的滋长,许多规划工程师的作业台上都有一小堆用过的PAL器材来提示自己愈加仔细的作业。(我把我用坏的PAL器材放在一个纸杯中)PAL器材取得巨大成功,以至于国家半导体、TI和AMD等公司都开端供给管脚兼容的器材。在上世纪80年代,双极型PAL开展成了依据EPROM的GALs(通用阵列逻辑),并终究演变成CPLD。

熔丝映射

咱们并不总是用HDL言语来装备可编程逻辑。工程师们从前运用熔丝图来直接体现片上的熔断点和互连,依据逻辑等式,能够在PAL数据手册的片上互连图上进行标示,以此来表明哪些熔丝需求熔断,哪些坚持不变,然后需求手艺把熔丝图转换为一个包含“0”和“1”字符串的二进制编程文件,这个文件能够告知器材编程人员哪些熔丝需求熔断,哪些坚持不变。走运的是,熔丝图编程办法很快就不再被人们所选用。这是一张MMI熔丝图,出自EETimes的“How It Was: Programmable Logic”,作者是Max Maxfield。该文是依据Aubrey Kagan的口述收拾而成,他是一家坐落多伦多,从事工控接口和开关电源规划的公司(Emphatec)的工程主管。

MMI熔丝图

ABEL(高档布尔表达式言语)

由Data I/O公司在1984年4月份提出的一种前期的硬件描绘言语。在那个年代里,ABEL与CUPL和PALASM同台竞赛。Data I/O公司拆分ABEL产品线,建立一个名为Synario规划体系的EDA公司,然后,又在1997年把Synario卖给了MINC公司。MINC是一家专心于开发FPGA开发东西的公司,该公司在1998年关闭,Xilinx收买了MINC的部分财物,这其中就包含了ABEL言语和东西集,ABEL成为Xilinx Webpack东西套件的一部分。点击此处阅览Michael Holly编撰的ABEL言语的前史,Michael Holly是Data I/O公司最早的开发人员之一。

CUPL(通用可编程逻辑的编译器)

加州圣何塞的Assisted Technology最早研宣布CUPL,并在1983年9月份对外发布。出于可移植性的考虑,CUPL是用C言语开发而成,它是最早的商业化规划东西,能够支撑多个PLD系列,Personal CAD Systems (P-CAD)在1985年收买了Assisted Technology以及CUPL,可编程器材供货商Logical Devices后来收买了CUPL,然后易手卖给了Altium,在上世纪90年代,CUPL呈现在Altium公司的Protel规划体系中,现在是以一个规划插件的方式存在。Logical Devices依然供给PAL/PLD规划软件,用于依据PROM/ EPROM可编程逻辑器材,这个软件便是CUBEL,它是在前期的CUPL和ABEL硬件描绘言语的基础上开发而成。

PALASM

上世纪80年代前期,MMI公司的John Birkner合作开发了“PAL汇编言语”,以此来替代熔丝图编程。它开始是用Fortran IV编写而成,能够运行在大型主机或许微机上。Birkner创立了Structured Design公司,该公司供给SD20 PAL编程器,用于第一代20个管脚的MMI双极型PAL器材,后边又推出SD20/24编程器,增加了对24个管脚的PAL器材的支撑。Structured Design的器材编程器运用内嵌的PALASM编译器,不需求运用微机,程序能够保存在SD20的Exatron “Stringy Floppy”磁带驱动器中,或许经过RS-232串行接口来输入和输出,通常情况下,RS-232是与PC机进行衔接。

Data I/O器材编程器

当需求一个通用的器材编程器,既能够用于EPROM,也能够用于可编程逻辑器材,那么就需求了解Data I/O公司,它制作出了最早的商用编程器。Data I/O建立于1969年,在整个70年代,为了习惯可编程器材日益进步的杂乱度,它推出了一系列处理才能不断增强的产品。在80年代,Data I/O推出Model 29类型的编程器,它能够运用UniPak适配器来对EPROM进行编程,也能够运用一个LogicPak插件适配器来对PLD器材进行编程。Data I/O现在供给为生产线规划的大容量、高速度的器材编程器。

Data I/O Model 29B编程器外加LogicPak适配器。图片来历: Michael Holley

UV擦除器

最早的可编程逻辑器材运用片上可编程熔丝,它们只能一次性编程,导致工程师的桌上常常会呈现一堆烧坏的器材,一些PLD供货商很快意识到可擦除的PLD器材会愈加遭到商场欢迎,他们改善了UV EPROM单元用于PLD器材,这样,也就意味着绝大部分的规划实验室需求有一个UV擦除器来担任擦除可编程逻辑器材中的内容。UV擦除器从前适当贵重,可是现在在亚马逊只需不到20美金就能买到买到一个简略的UV擦除器。

德州仪器TTL数据手册

假如你是一个上世纪70年代的数字规划工程师,那么有着橘黄色封面的TI TTL数据手册便是你的规划圣经。在手册里,你能够找到规划数字体系所能用到的一切模块。在1971年TI 7400系列逻辑器材初次引进微处理器概念之前,许多体系都是依据没有微处理器的TTL器材或许其他LSI的器材来开发的。最早的用于可编程逻辑器材的IP模块是TI TTL数据手册及其弥补部分描绘的愈加杂乱的部件,规划人员运用这种内嵌数字模块的可编程逻辑,能够简化整个体系的完成,这些数字模块便是IP重用的前期原型。

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