Железо - ALTERA: микросхемы программируемой логики (ознакомительный материальчик). Как подготовить и загрузить проект в плис фирмы altera Продукты altera. altera – однаизкрупнейшихразработчиковплис, былаоснованав1983 г.как

Это первая часть цикла посвященная программируемой логике и среде разработки Quartus компании Altera. В ней разбирается процесс получения дистрибутива бесплатной редакции IDE Quartus. А также процесс создания нового проекта в данной среде.

Следующая часть цикла: ПЛИС Altera. Часть 2: проектирование цифровой схемы.

Во второй части разбирается процесс добавления к проекту новых файлов. Визуальное проектирование цифровой схемы.

Данный цикл статей ориентирован на работу с платой CTRL-CPLD-EPM570 на чипе Altera Max II. Эта плата не является строго необходимой для успешного освоения материала, так как описываемый в нем проект не использует каких-то специальных возможностей Max II.

Для загрузки проекта в микросхему используется недорогой программатор совместимый c Altera USB Blaster.

Шаг 1. Получение дистрибутива Altera Quartus

Внимание! В 2015 году Altera была приобретена компанией Intel. Бренд Altera прекратил существование в июле 2018 года, адрес сайта altera.com теперь никуда не ведет. Новое имя Altera – Intel Programmable Solutions Group (PSG). Вся документация и ПО необходимые для работы с ПЛИС Altera теперь доступны на сайте intel.com

Для создания проектов под ПЛИС Altera используется фирменная IDE - Quartus. Версий Quartus существует бесчисленное множество, и требуется выбрать правильную под имеющуюся микросхему. Altera регулярно выкидывает поддержку старых чипов из новых версий своего ПО. В свою очередь, в новых версиях Quartus меняются требования к программному и аппаратному обеспечению компьютера. Например, Quartus 13.1 является последней версией работающий как 64‑х так и 32‑х разрядных системах.

Данная серия статей ориентирована на Quartus версии 13.1. Так как с одной стороны, он не имеет специальных требований к разрядности операционной системы. С другой - он поддерживает микросхемы серии MAX II.

Для получения дистрибутива Quartus необходимо иметь аккаунт на сайте intel.com или intel.ru К сожалению, в настоящее время (в декабре 2018 года) процедура регистрации на сайте Intel несколько затруднена. Форму регистрации отыскать непросто. На нее можно выйти только на заключительном этапе загрузки дистрибутива. Также, в процессе регистрации Вам понадобится предоставить действующий адрес электронной почты, номер сотового телефона и обязательно придумать сложный пароль.

Пока идет активный процесс слияния Intel и Altera лучше воспользоваться сторонними ресурсами для загрузки Quartus. Дистрибутив выложен в общий доступ на Yandex‑диск, ссылка для загрузки: https://yadi.sk/d/bcrz7IAAKY6dQg

Для работы с микросхемой MAX II потребуется сам Quartus, и пакет для поддержки MAX II и MAX V. Это файлы «QuartusSetupWeb-13.1.0.162.exe » и «max_web-13.1.0.162.qdz » соответственно.

В конце статьи доступна и старая версия инструкции по загрузке дистрибутива: . По ней можно получить примерное представление о том, как загрузить дистрибутив с сайта intel, так как на сайте Intel используется Software Selector от Altera. И также как у Altera, Software Selector перенаправляет пользователя на страницу входа при попытке скачать любой файл, в случае если пользователь предварительно не зашел на сайт со своей учетной записью.

Данная страница входа - единственное место, которое содержит ссылку на форму регистрации на сайте Intel. Ссылки для регистрации располагаются в правой части страницы. Для рядовых пользователей можно использовать ссылку «Register now for an individual account ». Ссылка обозначена на рисунке ниже.

Шаг 2. Установка Quartus II Web Edition 13.1

Установка САПР Quartus II не таит каких‑либо сюрпризов и проходит по отработанному алгоритму «Next → Next → Finish».

Параметры установки изменять не требуется. В дальнейшем предполагается что Quartus II был установлен с параметрами по умолчанию.

По окончании установки среда Quartus запустится автоматически. Этот автозапуск активирован по умолчанию.

При первом запуске САПР Quartus будет предложено настроить отправку телеметрии в Altera (здесь это называется TalkBack) и выбрать тип лицензии.

Отключение или включение «TalkBack» задается галочкой «Enable sending TalkBack data to Altera», которая доступна и после установки Quartus через меню Tools → Options → Internet Connectivity → кнопка «TalkBack Options…».

При запросе типа лицензии необходимо просто выбрать второй пункт: «Run the Quartus II software». Таким образом Вы выберете бесплатную лицензию.

На этом установка и первичная настройка ПО завершена и можно переходить к созданию своего первого проекта.

Шаг 3. Quartus II — создание первого проекта

Первым делом создайте папку для нового проекта. Назовите ее «firstproject».

Внимание! Путь до директории проекта не должен включать кириллических символов! С поддержкой кириллицы у Quartus II 15 и 13 версии имеются проблемы. Другие версии не тестировались.

Теперь запустите Quartus II. При запуске свежеустановленного Quartus II Вас встретит окно, вид которого представлен ниже.

Для создания нового проекта воспользуйтесь мастером доступным по кнопке «New Project Wizard» или через меню File → New Project Wizard.

При запуске мастера будет выведено окно, в котором представлено краткое перечисление параметров проекта, настраиваемых в процессе работы мастера.

Нажмите «Next» и будет выполнен переход к окну представленном на скриншоте ниже. В этом окне необходимо указать рабочую директорию («What is the working directory for this project?») и название всего проекта в целом («What is the name of this project?»). А также имя его главного модуля («What is the name of the top-level design entity for this project? …»).

В качестве имени главного модуля мастер автоматически подставляет название проекта и это общая рекомендация для проектов в Quartus II, от которой не стоит отклоняться без реальной необходимости.

Пара слов о самом «главном модуле». Проект Quartus II может включать в себя множество файлов (модулей) описывающих различные функциональные блоки проектируемой интегральной схемы. И среди этого множества обязательно выделяется один файл, в котором описываются взаимосвязи между всеми блоками схемы - top‑level design entity. Для небольших проектов, содержащих всего один файл, этот единственный файл будет являться и главным модулем проекта.

На следующем шаге мастер предложит добавить в новый проект файлы из каких-либо ранее созданных проектов. Так как это первый Ваш проект, то просто перейдите к третьему шагу.

Третий шаг один из самых важных. Здесь необходимо указать конкретную модель используемой Вами микросхемы ПЛИС. Окно мастера на данном шаге представлено на скриншоте ниже. В этом окне доступно множество параметров для поэтапного отбора необходимой микросхемы из обширного списка доступных. Начать лучше всего с блока «Device Family». Здесь нужно выбрать семейство к которому относится Ваш чип. На плате CTRL-CPLD-EPM570 установлен чип EPM570T100C5N, который относится к семейству Max II.

В блоке справа – «Show in ‘Available devices’ list», можно настроить фильтр для сокращения перечня микросхем, который располагается в нижней части окна. Можно указать тип корпусировки микросхемы. Количество выводов ее корпуса. А также скорость работы ядра в условных единицах. Предпоследним идет фильтрация по названию микросхемы. Удобнее всего будет использовать именно её, так как название микросхемы уже точно известно. Но по маркировке EPM570T100C5N никаких микросхем к выбору не предлагается. Сократите название до EPM570T100C5, и выберите в появившемся списке микросхему с этим названием как ближайшую совместимую.

Если обратится к даташиту, то выяснится что последняя буква N в маркировке микросхемы обозначает лишь отсутствие свинца в упаковке чипа. Данный факт не имеет значения для Вашего проекта в Quartus II так как ядро у EPM570T100C5N и EPM570T100C5 абсолютно идентично.

Перейдите к следующему, четвертому шагу – «EDA Tool Settings». Здесь можно настроить интеграцию с различными средствами автоматизированного проектирования от сторонних разработчиков, которые используются профессиональными проектировщиками микросхем. Так как целью этой статьи является помощь в освоении САПР Quartus II, а не целого пакета приложений стоимостью многие тысячи долларов, то просто перейдите к заключительному шагу.

На последнем шаге выводится обобщенный список параметров Вашего нового проекта. Проверьте чтобы были верно заданы такие параметры как: имя и рабочая директория проекта, top-level design entity, маркировка используемой микросхемы. После чего нажмите кнопку «Finish». На этом все! Проект создан.

Возможно, Вы обратили внимание что кнопка «Finish» доступна для нажатия уже с первого шага мастера. И ее действительно можно нажать уже на первом шаге, задав только рабочую директорию, имя проекта и главного модуля. Только эта информация является абсолютно необходимой для создания нового проекта. Все остальные параметры доступны для настройки в любое время, из главного меню программы. Так, чтобы добавить еще файлов в свой проект (второй шаг мастера) используйте меню Project → Add/Remove Files in project. Для выбора или изменения модели микросхемы под которую создается проект (третий шаг мастера) используйте меню Assignments → Device. Интеграция с дополнительными инструментами разработки (предпоследний шаг мастера) – это Assignments → Settings → EDA Tool Settings.

Вообще, все настройки проекта собраны в окне, вид которого представлен на скриншоте ниже. Окно вызывается через меню Assignments → Settings.

Пункт Files – именно это окно вызывается и из главного меню программы (Project → Add/Remove Files in project). EDA Tool Settings – аналогично. Выбор микросхемы доступен по кнопке «Device…» в правом верхнем углу окна настроек проекта.

На этом первая часть статьи по обучению работе с ПЛИС компании Intel (Altera) завершается.

(Архив) Получение дистрибутива Altera Quartus

Для получения дистрибутива Quartus зайдите в свой аккаунт myAltera на сайте altera.com: кнопка «LOG IN» в правом верхнем углу сайта, рядом со строкой поиска.

Если у Вас еще нет аккаунта myAltera, то Вы можете создать его просто перейдя по ссылке в самом низу формы регистрации, строка «Don’t have an account? Create one».

После входа в myAltera перейдите в центр загрузки сайта . Ссылка на момент написания: https://www.altera.com/downloads/download-center.html

Если ссылка окажется нерабочей, то перейдите в центр загрузки через домашнюю страницу своего аккаунта . Для этого выберите раздел «SUPPORT » и в нем перейдите по ссылке «Downloads », которая и приведет Вас в центр загрузки.

В центре загрузки есть прямые ссылки на загрузку последней версии Quartus в различных редакциях. Ниже располагается блок «Software Selector », прокрутите страницу до него.

В Software Selector реализовано несколько способов выбора необходимо го дистрибутива Q uartus, вкладки: « Select by Version» (прямой выбор по требуемой версии ПО ), « Select by Device» (выбор версии ПО по наличию поддержки конкретной микросхемы ), « Select by Software» (выбор программного продукта по его названию ).

Наиболее удобным вариантом представляется выбор по наличию поддержки имеющейся микросхемы.

Например, если используется микросхема Altera Max II , то необходимо выбрать вкладку « Select by Device», и в блоке « Devices» раскрыть пункт « MAX series». В появившемся списке выбрать Max II .

Справа от блока Devices будет выведен список редакций и версий Quartus включающих поддержку Max II . Бесплатной редакцией является только Web Edition.

При выборе версии обратите внимание на тот факт, что Quartus II начиная с версии 14.0 работает только в 64‑битных системах. По этой причине рекомендую остановится на Quartus II 13.1. Далее будет описана работа и процесс установки именно для тринадцатой версии.

После выбора версии Вы перейдете на страницу параметров загрузки дистрибутива Quartus II Web Edition.

«Operating System» - Windows.

« Download Method » выбирайте по своему усмотрению. Отличие «Akamai DLM3 Download Manager» от « Di rect Download» в том, что в первом случае перед загрузкой файлов самого Quartus нужно будет сначала загрузить и запустить дополнительное приложение под ОС Windows. Это приложение позволяет выбрать к загрузке одновременно несколько файлов, а также поддерживает их докачку. При выборе режима загрузки « Di rect Download» файлы можно будет загружать отдельно, каждый по своей ссылке, силами Web-браузера.

На скриншоте выше выбран вариант загрузки « Di rect Download» .

Загрузите файлы «Quartus II Software » и «MAX II, MAX V device support ». Это необходимый минимум для работы с микросхемой MAX II .

1 Назначение выводов в проекте Quartus II

В меню Assignements Device… выбираем ПЛИС, в которую вы собираетесь «залить» проект. В группе Device Family нужно выбрать семейство, к которому относится ваша ПЛИС. В поле Available devices выберите модель вашей ПЛИС. У меня, например, это Cyclone II, модель EP2C5T144C8.

В группе Show in "Available devices" list можно отсортировать устройства по типу корпуса (Package ) или по количеству выводов (Pin count ), чтобы быстрее найти вашу модель ПЛИС.

Нелишним будет задать, в каком состоянии будут находиться неподключённые ножки ПЛИС. Нажмите кнопку Device and Pin Options… , перейдите к пункту Unused Pins , и укажите состояние выводов.

После того как указали модель ПЛИС, закрываем окно Device , нажав кнопку OK .

Если вы хотите, чтобы синтезатор сам назначил функции выводам, то можно ничего больше не делать. А для того, чтобы вручную назначить выводы ПЛИС, идём в меню Assignements Pin Planner или нажимаем сочетание клавиш Ctrl+Shift+N .

Запустится инструмент назначения выводов Pin Planner . Внизу отображается список используемых в вашем проекте пинов ввода-вывода с соответствующими именами Node Name .

Теперь в столбце Location нужно задать номера выводов. Дважды кликаем на соответствующей ячейке и выбираем номер вывода, или же вводим с клавиатуры номер. Номера выводов будут зависеть от вашей макетной платы. Например, в моей плате тактовый импульс CLK, согласно мануалу, на 17 выводе, а выходам OUT1…OUT5 я назначу свободные выводы 94, 97, 100, 103 и 93.

После того, как все выводы были определены, окно планировщика пинов Pin Planner можно закрыть. Теперь скомпилируйте проект: Processing Start Compilation или Ctrl+L .

2 Установка драйвера для программатора USB Blaster

Подключим программатор USB Blaster к компьютеру (если у вас его нет, то можно приобрести на Али-Экспресс). При первом подключении необходимо установить драйвер. Он устанавливается стандартным образом, и находится в директории Квартуса, в папке drivers : C:\altera\13.0sp1\quartus\drivers

После установки драйвера, программатор будет отображаться в диспетчере устройств как Altera USB-Blaster.

ПЛИС фирмы Altera поддерживают несколько режимов программирования. Сначала рассмотрим загрузку прошивки в ПЛИС через интерфейс JTAG . Подключите программатор к разъёму JTAG на плате с ПЛИС.

Запустим инструмент для программирования: Tools Programmer .

Добавим программатор. Для этого нажмём кнопку Hardware Setup… и в выпадающем списке выберем подключённый USB Blaster. Закроем окно Hardware Setup .

В окне программатора Programmer нажмите кнопку Auto Detect , чтобы Quartus попытался автоматически определить подключённую ПЛИС и файл прошивки *.sof.

Файл прошивки создаётся Квартусом по умолчанию при компиляции и сохраняется в директории output_files , если не задано иное.

В окне Programmer выберите режим JTAG , установите галочку Program/Configure и нажмите кнопку Start . Прошивка будет записана в память ПЛИС.

Чтобы прошивка сохранилась в ПЗУ, запишем прошивку в режиме Active Serial .

Подключите кабель программатора к разъёму AS или Active Serial . Запустите программу прошивки: Tools Programmer .

Выберите режим Mode Active Serial . Соглашайтесь при ответе на уточняющий вопрос.

Добавим файл прошивки, нажав кнопку Add File… В поддиректории проекта output_files найдите файл с расширением .pof .

После открытия файла прошивки, установите галочки Program/Configure и, по желанию,остальные.

Обратите внимание на тип конфигурационной памяти в столбце Device : он должен соответствовать типу памяти, которая установлена у вас на плате.

Нажмите кнопку Start для загрузки прошивки в конфигурационную память ПЛИС.

Для преобразования и настройки файлов прошивок существует инструмент, который доступен из меню File Convert Programming Files… .

Ты ждал знак? Вот он!

Много лет я не решался начать программировать ПЛИС, потому что это сложно, дорого и больно (как мне казалось). Но хорошо, когда есть друзья, которые помогают сделать первый шаг. И теперь я не понимаю одного - ПОЧЕМУ Я ЖДАЛ ТАК ДОЛГО?

Сейчас я помогу сделать первый шаг и тебе!

А зачем оно мне?

Хочешь наконец вздохнуть свободно? Идем дальше!

Радость от разработки на ПЛИС

В тот вечер я понял: ВОТ ОНО! Вот та платформа, в которой я быстро и легко могу превращать свои мысли в реально работающее железо!

Почему так?

• Универсальность знаний - при смене модели МК нужно читать доки. При смене производителя МК нужно читать доки. Нужно постоянно читать доки, постоянно держать в голове кучу информации. При разработке на ПЛИС, если знаешь Verilog или VHDL, то можно не только программировать любой ПЛИС из линейки одного производителя, но и при желании перейти на другого (Altera, Xilinx). Хоть и будут моменты с освоением другой среды разработки, тонких аппаратных моментов, но сама суть подхода проектирования устройств на HDL от этого не изменится.
• От идеи к железу - при разработке проекта, если тебе не хватает одного мк, то приходится выбирать другой. В принципе можно строить предположения справится или не справится этот МК с проектом. Либо есть какой-то конкретный МК и ты пытаешься туда вместить проект. Чаще всего именно так. Мне это чем-то напоминает подход моего деда, который делает лестницу из того, что есть в сарайке. Хотя можно спроектировать лестницу, купить досок, которые подойдут… От идеи к железу, а не наоборот.
• Простота применения чужих разработок - можно взять чужой модуль и применить его в своем проекте. По коду сможете понять, как он работает. Даже, если он для xilinx, а вы делаете под altera. Иногда это получается не сарзу, но это проще, чем, например, добавлять двоичные библиотеки к проекту на c++/Qt
• Независимость блоков. Блоки в HDL, как чистые фунции в ЯП. Зависят только от входных сигналов. Разработанный и отлаженный модуль в будет и дальше работать правильно, как бы не рос проект. Ничто снаружи не повлияет на правильность его работы изнутри. Да и вообще можно забыть, как он работает - это черный ящик. К тому же, блоки работают параллельно .

Проблема выбора

Производитель

Язык

Отладочная плата

В семействе Altera, за разумные деньги мы можем купить платы с CPLD MAX II на 240, 570 и 1270 элементов, либо более старшие микросхемы FPGA, которые Cyclone 1, 2, 3, 4 с количеством до 10000 и более ячеек. Как же выбрать?

Даже на базе 240 ячеек, проект Марсоход делает просто огромное количество проектов . Настоятельно рекомендую ознакомиться, чтобы иметь примерное представление о сложности проектов, которые можно уместить в 240 ячеек. С другой стороны, существуют проекты , которые полностью программируются под аппаратную копию определенного ПК, включая процессор и всю логику вокруг него (NES , Speccy , Orion , ЮТ-88 , etc). Для этого уже требуется пять, десять и более тысяч ячеек. Плюс эти платы содержат дополнительные внешние устройства.

Поэтому я бы посоветовать взять что-то среднее между 240 и 10000 ячейками, с предпочтением в сторону увеличения в зависимости от доступных средств. На отладочной плате лишние ячейки это не страшно, а если их не хватит - уже ничего не поделаешь. Потом, когда устройство отлажено, станет ясно, сколько надо ячеек, купить под нужное количество, без лишнего «обвеса», дешевле и оставить в готовом устройстве.

То, чем действительно отличаются MAX от Cyclone"ов, кроме количества ячеек, это:
1) У серии MAX внутри нет PLL. На каждой отладочной плате есть генератор, как правило на 50 МГц. Основной массе проектов этого будет достаточно. Все синхронизации будут происходить путем деления 50 МГц на какое-нибудь значение. Либо, можно взять внешний генератор и подать на отдельный вход ПЛИС. А что, если потребуется частота выше 50 МГц? Мне не удалось с ходу найти генераторы выше 50 МГц. Но тут как раз на помощь и приходит PLL, который встроен в Циклоны. На нем можно умножить частоту, например, до 100 МГц.
2) В серии Cyclone встроены аппаратные блоки умножения. Их количество зависит от конкретной модели - тут как раз можно «всетаки заглянуть в инструкции», чтобы узнать сколько. Если предполагаете делать какой-то ЦОС, то они пригодятся: сэкономят ячейки, увеличат скорость. С другой стороны, если нет умножителей, их можно синтезировать, но у маленькой ПЛИС на это может не хватить ресурсов.

Во всем остальном у меня критерий «влезло/не влезло». Отладка на заведомо бОльшей, чем нужно плате, с последующей заливкой в минимально необходимую для этого.

Сколько нужно денег?

Программатор
Я считаю, что у меня нет времени, чтобы паять программаторы на рассыпухе.

300 рублей. Я свой брал на ебее , выглядит так:

Отладочная плата
Выбор широкий, в зависимости от количества денег.

Начальный уровень 350 - 550 рублей. Это платы на MAX II ( или ячеек). Могут подойти для начального ознакомления и дальнейшего пристройства в конечные устройства. На плате есть генератор, пара кнопок, пара светодиодов, остальные 80 выводов на свое усмотрение.

Блок питания
Обязательно должен быть, но не всегда идет в комплекте. Потребуется БП на 5 вольт и ток 2А.

Средний уровень от 900 до 1500 рублей. Это платы Cyclone 1, 2, 3, 4 отличающиеся в основном количеством ячеек.
Маркируются примерно так:
EP2 C5 T144 - Cyclone 2 примерно 5к ячеек
EP4 CE6 E22C8N - Cyclone 4 примерно 6к ячеек
EP2 C8 Q208C8N - Cyclone 2 примерно 8к ячеек

Можно заметить, что Cyclone 3 может иметь больше ячеек, чем Cyclone 4.

Вот несколько вариантов:

835 рублей.
ALTERA FPGA CycloneII EP2C5T144 Minimum System Board for Learn good

880 рублей
Altera CycloneII EP2C5T144 FPGA Mini Development Learn Core Board E081

1265 рублей
EP2C8 EP2C8Q208C8N ALTERA Cyclone II FPGA Evaluation Development Core Board

Платы с расширенными возможностями . Это платы, на которых установлены дополнительные модули (UTP, USB, AUDIO), разъемы (SD, VGA), кнопки, переключатели, светодиоды, семисегментные индикаторы и т.д. Либо может идти базовая плата, а к ней могут прилагаться платы расширения отдельно.

У меня трудится такой комплект - плата + плата расширения:
Altrea EP4CE10E22 FPGA CORE Board+ Device Board USB/Sound/Ethernet/SD Card/VGA
2760 рублей

Вот основная плата. На ней есть 2 светодиода, 2 кнопки, 4 переключателя, семисегментный интикатор и микросхема оперативной памяти.

Плата расширения. На ней распаяны SD, VGA, а так же контроллеры USB(High Speed USB2.0 Chip: CY7C68013A), AUDIO(Sound Card up to 96kHz/32bit ADC/DAC: WM8731S), UTP(100M Ethernet interface: DM9000A):

Эти платы просто вставляются одна в другую, но у меня она пока лежит в ящике. Для своих поделок у меня макетка, с которой я соединяюсь шлейфом, который идет в комплекте. Еще в комплекте идет блок питания на 5 вольт.

Программируемые логические интегральные схемы фирмы ALTERA и система автоматизированного проектирования MAX+PLUS II

Программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС), а в зарубежной литературе именуемые PLD (programmable logic devices), - это полу заказные цифровые БИС, которые благодаря архитектурным и технологическим особенностям можно разрабатывать и изготовлять без специализированного технического оборудования. ПЛИС появились на мировом рынке в середине 80-х гг. И сразу получили широкое распространение, переместив процесс создания специализированной БИС с завода на рабочее место проектировщика. Цикл разработки БИС сократился до нескольких часов, и значительно уменьшились соответствующие затраты.

С начала 90-х гг. наибольшим спросом пользуются ПЛИС, обладающие:

высокой логической интеграцией на основе технологий КМОП;

быстродействием до 80 -100 МГц и выше;

возможностью программирования (загрузки внутренней конфигурации) без программатора.

Всем этим требованиям соответствуют ПЛИС фирмы ALTERA (США) - мирового лидера в области ПЛИС. В настоящее время ALTERA выпускает семь семейств ПЛИС различной архитектуры [ 14 ].

В России наиболее известны ПЛИС классического (Classic) семейства, некоторое время выпускаемые компанией INTEL. Основными преимуществами этих микросхем являются простота, низкая стоимость, удобные для монтажа DIP- корпуса, микропотребление энергии в статическом режиме и возможность поддержки отечественными средствами (САПР “ФОРС+” , программаторы “Блиц”, ”Стерх”, ”Форсис”). ПЛИС ЕР220 заменяет любую микросхему серии 1556 (ХП4, ХП6, ХП8, ХЛ8) .

Все ПЛИС изготавливаются по технологии КМОП с ультрафиолетовым стиранием (EPROM), обеспечивающей следующие параметры энергопотребления:

в статическом режиме - 10-30 мкА;

на частоте 1 МГц - 2-8 мА;

при увеличении тактовой частоты - 1 мА/МГц.

Для снижения цены на 30-40% при серийном производстве изделий все ПЛИС также выпускаются в пластмассовых корпусах (DIP и PLCC) с однократным программированием.

Недостатками ПЛИС классического семейства являются относительно невысокая степень интеграции и некоторые особенности архитектуры: отсутствие у триггеров входа установки в “1” (SET), блокирование контактов при реализации внутренних элементов памяти.

Этих недостатков полностью лишены ПЛИС семейств MAX7000 и FLASHlogic, которые имеют матричную архитектуру, т.е. содержат программируемые матрицы логических вентилей “И”, ”ИЛИ” и триггеры.

Семейство MAX7000 состоит из семи микросхем со степенью интеграции от 1200 до 10000 эквивалентных логических вентилей, содержащих от 32 (EPM7032) до 256 (EPM 7256) триггеров.

Дополнительно выпускается ПЛИС EPM7032V - функциональный аналог микросхемы EPM7032 с напряжением питания 3,3 В.

ПЛИС семейства MAX7000 изготавливаются по технологии КМОП с электрическим стиранием (EEPROM). Они обеспечивают:

минимальную задержку распространения сигнала от входа до выхода 5 нс.;

максимальную тактовую частоту 190 МГц;

до 100 циклов программирования/стирания.

ПЛИС семейства MAX7000 имеют гибкую архитектуру. Их макроячейки содержат по две независимые линии обратной связи; с триггера и с контакта. Это позволяет использовать триггер в качестве внутреннего регистра, а контакт одновременно - как входной порт. Дополнительными ресурсами ПЛИС являются термы расширения (expander terms) - конъюнкторы, инверсные выходы которых образуют обратные связи с матрицей элементов “И”. Термы позволяют формировать управляющие сигналы (например, CLK, SET, RESET) без затрат макроячеек. В результате перераспределения термов между макроячейками число входов элементов “ИЛИ” может быть увеличено до 32.

Каждая макроячейка имеет индивидуальный турбо бит, программирование которого позволяет уменьшить потребляемую мощность при некотором снижении быстродействия. Начиная с 1996 г. все ПЛИС семейства MAX7000 будут выпускаться в варианте ISP (in system programmable - программируемые в системе). Это позволит программировать и стирать схему непосредственно на рабочей плате через 4-й сигнальный интерфейс, подключенный к порту компьютера. Наличие программатора становится необязательным, что значительно упрощает и удешевляет применение ПЛИС.

ПЛИС семейства MAX7000 имеют низкую стоимость. Например, цена микросхемы ЕРМ7032 составляет менее 7 , а микросхемы ЕРМ7128 - менее 25.

С появлением семейства MAX7000 значительно уменьшилась практическая ценность выпускавшихся ранее ПЛИС семейства MAX5000, т.к. появились аналоги всех микросхем (например, ЕРМ5128 - ЕРМ7128) с лучшими характеристиками быстродействия и энергопотребления по более низким ценам.

MAX+PLUS II - это система автоматического проектирования программируемых логических интегральных схем (ПЛИС), разработанная Altera Corporation, мировым лидером по производству ПЛИС.

MAX+PLUS II - это многофункциональный программный продукт, обеспечивающий проектировщику возможность полного проектирования ПЛИС, начиная с ввода схемы, которую проектировщик собирается реализовать на ПЛИС и заканчивая программирования самой ПЛИС на программаторе.

MAX+PLUS II предлагает следующие возможности для пользователя:

ввод внутренней структуры ПЛИС путем графического ввода функциональной схемы;

ввод внутренней структуры ПЛИС c помощью языка программирования высокого уровня Altera Hardware Description Language (AHDL), который полностью встроен в оболочку MAX+PLUS II ;

моделирование работы ПЛИС в виде временных диаграмм;

при наличии программатора произвести запись спроектированной структуры в ПЛИС и др.

При описании внутренней структуры ПЛИС с помощью AHDL возможны несколько вариантов.

В первом варианте проводить описание структуры в примитивах, т.е. используя простейшие функции типа RS-триггер,D-триггер, T-триггер, JK-триггер и др.

При втором варианте проводить описание при помощи примитивов и мега-функций.

Мега-функции представляют собой сложные логические функции типа счетчик, мультиплексор, дешифратор, регистр и др.

Преимуществом первого варианта является то, что транслятор затрачивает меньше времени на преобразование простейших функций языка AHDL в машинные коды.

Недостатками данного варианта является большой объем текста программ и необходимость подробного описания всей системы.

Во втором варианте, при использовании мега-функций, отпадает надобность подробного описания элементов в том смысле, что программист задает только параметры сложной логической функции. Для примера, используя мега-функцию lpm_counter счетчик можно описать, задав только тактируемый вход и ширину самого счетчика. Это значительно уменьшает объем, занимаемый текстом программы, а также позволяет несколько сократить время написания программы.

Недостатком является то, что на трансляцию программы в машинные коды затрачивается больше времени по сравнению с первым вариантом.

Но в конечном итоге результат получается одинаковым, поэтому стиль написания программного продукта целиком зависит от проектировщика.

При отладке написанного программного продукта SIMULATOR MAX+PLUS II позволяет подробно рассмотреть результат работы ПЛИС в виде временных диаграмм. Проектировщик может выбирать различные выходы и промежуточные состояния, описанные в программе, а также задавать различные входные воздействия.