第4章ALTERA的CPLD与FPGA器件09_03_31

第四章ALTERA的CPLD与FPGA器件一、Altera器件一般介绍二、MAX 7000系列器件三、FLEX10K系列器件四、边界扫描测试

一、Altera器件一般介绍1、Altera公司简介 2、Altera器件系列简介 3、Altera器件的用户I/O引脚和典型可用门 4、Altera器件的命名方法 5、Altera器件性能特点

Altera公司简介(NASDAQ:ALTR)

1983年在美国成立，总部位于加州圣何塞。 2006年销售额为12.9亿美元。 2,600多名员工分布在19个国家中。在全球有>14,000个客户单位。

可编程的解决方案高密度CMOS可编程逻辑器件设计工具

知识产权

ALTERA的全世界制造能力委托 Sharp、 TSMC、 WaferTech代工生产

全球性的研究与开发欧洲技术中心 High Wycombe, U.K. IC, Software and IP Design

亚洲技术中心槟榔屿，马来西亚集成电路设计和测试工程 62,000 Sq. Foot Facility Supports up to 350 Employees

Altera亚洲技术中心槟榔屿,马来西亚

2、Altera器件系列简介Altera的 PLD

MAX系列 Classic MAX 3000A MAX 5000 MAX 7000 MAX 7000S MAX 7000A MAX 7000B MAX 9000 MAXⅡ

FLEX系列 FLEX 6000 FLEX 8000 FLEX 10K FLEX 10KA FLEX 10KB FLEX 10KV FLEX 10KE

APEX系列 APEX 20K APEX 20KE APEXⅡ

ACEX系列 ACEX 1K ACEX 2K

Cyclone系列 Cyclone CycloneⅡ

Stratix系列 Stratix Stratix GX StratixⅡ

注：除MAX系列为CPLD外，其余均为FPGA。

Altera器件系列英文缩写MAX - Multiple Array Matrix多阵列 Classic -An Altera device family based on Altera’s original EPROM-based EPLD architecture. FLEX-Flexible Logic Element MatriX:柔性(可更改)逻辑单元阵列 APEX -An Altera embedded programmable logic device family based on the Advanced Programmable Embedded Matrix (APEXTM) architecture, which integrates look-up table logic, product-term logic, and memory.先进的可编程单元阵列 ACEX -An Altera® device family of mid-density,look-up-table (LUT)-based programmable logic devices (PLDs) that offer the low cost and high performance needed for price-sensitive communications applications.

2、Altera器件系列简介

Altera公司目前提供了四大类十余个系列的CPLD产品: 1、多阵列结构： MAX系列(MAX9000、MAX7000、 MAX5000、MAX3000)

Classic系列 2、柔性(可更改)逻辑单元阵列结构： FLEX系列 (FLEX10K、FLEX8000及FLEX6000) 3、先进的可编程单元阵列结构： APEX系列(APEX 20K)、ACEX系列(ACEX 1K)。 4、新一代SOPC器件：Stratix (层云)和Cyclone(飓风)

2、Altera器件系列简介 MAX系列 --基于乘积项的结构，CPLD,器件编程数据可永久保存。 MAX II系列 --2004年推出的第二代低成本MAX CPLD产品，采用新的查找表结构，成本降低了一半，功耗只有MAX系列的1/10,性能是上一代的两倍多。 FLEX系列 --基于查找表的结构，业界第一个在PLD中嵌入存储器块 (EAB)的器件。

APEX系列(支持SOPC) --第一种采用多核结构的PLD(集ESB(Embedded System Block)、查找表LUT、乘积项于一体，系统级芯片，集成度较高。

2、Altera器件系列简介 ACEX系列 --结构与FLEX10K系列器件类似，但工作电压更低(2.5V和 1.8V),制作工艺更先进，功耗更低。 Cyclone系列(支持SOPC) (飓风) --2002年推出低成本FPGA Cyclone,2004年推出CycloneⅡ。 Stratix系列(支持SOPC) (层云) --2002年推出高速度、高密度FPGA Stratix, 2004年推出 StratixⅡ。

Altera器件的性能对照表

FLEX 6000 MAX 9000 MAX 7000 MAX 5000 MAX 3000 Classic

查找表乘积项乘积项乘积项乘积项乘积项

连续式连续式连续式连续式连续式连续式

SRAM EEPROM EEPROM EEPROM EEPROM EEPROM

72~128 52~216 36~212 28~100 36~212 22~68

1.6万~ 2.4万 1万~ 1.8万 600~ 1万 600~ 3750 600~ 5000 300~ 900

所有的Altera器件系列均采用CMOS工艺,其中一些系列经过不断地改进,已采用了更为先进的工艺技术。下图归纳了Altera器件的结构,这些结构保证了器件在各种集成度下都能够保持高性能。MAX3000 MAX7000 FLEX10K FLEX8000 FLEX6000 MAX9000

Classic

MAX5000

APEX20K

全局连线

可编程连线阵列

增强型可编程连线阵列

Fast Track快速通道互连

Fast Track

快速通道互连

Altera CPLD结构演变示图 P72图4.2

3、Altera器件的用户I/O引脚和典型可用门器件系列 Stratix GX Stratix II Cyclone II MAX II Stratix Cyclone APEX II APEX 20K ACEX 1K FLEX 10K MAX 7000 MAX 3000用户 I/O引脚最多 589个最多 1173个最多 622个最多 272个 422~1234 104~301 492~ 1140 128~ 808 130~ 333 59~ 470 36~ 212 44~ 208可用门 10570~41250个 LE 15600~179400个 LE 4608~68416个 LE 240~2210个 LE 10570~79040个 LE 2910~20060个 LE 120万~ 630万 3万~ 150万 1万~ 25万 1万~ 25万 600~ 2万 600~ 5,000

4、Altera器件的命名方法可用门数，以K为单位

1. FLEX系列 EPF10K250 FLEX 10K系列，有250*1000个可用逻辑门 EPF6010 FLEX 6000系列，有10*1000个可用逻辑门宏单元数 2. MAX系列 MAX 9000系列，有320个可用宏单元 EPM9320 EPM7032 MAX 7000系列，有32个宏单元 EP610、 EP910、EP1810 Classic系列 * EPM240 MAXⅡ系列，有240个逻辑单元逻辑单元数

3. APEX系列 EP20K1500 * EP2A90

APEX 20K系列，有1500*1000个可用逻辑门 APEX II系列，约有90*1000个LE

4、Altera器件的命名方法

4. ACEX系列 EP1K30 ACEX 1K系列，有30*1000个可用逻辑门 ------------------------------------------------------------------------------新产品的容量均用LE数来衡量！ * 5. Cyclone系列 EP1C20 Cyclone系列，约有20*1000个LE EP2C70 CycloneⅡ系列，约有70*1000个LE * 6. Stratix系列 EP1S80 EP2S180 * 7. Stratix GX系列 EP1SGX40G

Stratix系列，约有80*1000个LE StratixⅡ系列，约有180

*1000个LE

Stratix GX系列，约有40*1000个LE

5、Altera器件性能特点 (1)高性能Altera器件采用先进的CMOS技术，具有非常低的功耗和相当高的速度;采用连续式互连结构,在整个芯片内提供快速、连续的信号延时;对芯片内部电路的改进也增强了系统性能。

(2)高密度逻辑集成Altera器件的集成度从300门到超过1000万门,可用来设计、集成现有的各种逻辑器件,包括中、小规模及大规模标准逻辑器件、MCU、CPU、DSP及各种接口电路，直至实现单片系统(SOC)。

(3)较短的开发周期Altera的快速、直观、易于使用的QuartusⅡ和 MAX+PLUSⅡ开发系统(软件)简单、易学，功能强大，能够有效的缩短用户的开发周期。使用QuartusⅡ或MAX+PLUSⅡ开发系统进行工程设计、编译处理、仿真校验以及对器件下载编程一般只需几分钟到几小时。用Altera器件设计1万门规模的逻辑系统所需要的典型时间。

(4)高性能价格比Altera公司不断改进产品的开发与制造工艺,10多年积累的经验使其工艺技术及制造工艺达到业界领先,因此能够提供性价比合理的可编程逻辑器件。

(5)丰富的优化宏函数为了进一步缩短设计周,Altera提供了MegaCore宏函数并支持AMPP(Altera Megafunction Partners Program)功能。宏函数具有高度的灵活性及固定功能器件所不能达到的性能,可用来实现如高速有限冲击响应(FIR)滤波器、总线协议 (PCI总线)、DSP、图像处理、高速网络通讯(包括异步传输方式(ATM))、微处理器及标准外设接口电路等。作为复杂的系统级功能, Altera的宏函数是由预先验证过的硬件描述语言(HDL)设计的。

(6)在系统可编程(ISP)Altera器件的在系统可编程性(ISP)提高了设计灵活性,简化了样品制做过程及流水线生产过程,并且可以对产品进行快速而有效的现场升级。 Altera的ISP使用IEEE1149.1标准的JTAG测试端口,可以在一个独立的生产过程中对器件进行编程,并可以对在板(PCB板)器件进行功能测试。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/84lj.html