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在系統(tǒng)可編程通用數(shù)字開關(guān)ispGDS14的原理及應(yīng)用

時間:2023-03-20 00:59:21 理工畢業(yè)論文 我要投稿
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在系統(tǒng)可編程通用數(shù)字開關(guān)ispGDS14的原理及應(yīng)用

摘要:介紹了Lattice公司生產(chǎn)的在系統(tǒng)可編程通用數(shù)字開關(guān)芯片ispGDS14的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和性能特點,并通過實例說明了在GDS開發(fā)環(huán)境下對ispGDS14進行編程的方法。

在系統(tǒng)可編程通用數(shù)字開關(guān)ispGDS14(in sys-tem programmable Generic Digital Switch)是Lattice公司生產(chǎn)的一種在系統(tǒng)可編程ISP(In System pro-grammability)開關(guān)器件。其中ISP技術(shù)是Lattice公司率先推出的一種新型在線可編程技術(shù),該技術(shù)允許對器件、電路板、甚至整個電子系統(tǒng)的邏輯功能隨時進行調(diào)整或重新設(shè)計,這種調(diào)整或重新設(shè)計可以在產(chǎn)品設(shè)計、制造、以及使用的各個階段進行。

在系統(tǒng)可編程數(shù)字開關(guān)ispGDS系列器件的出現(xiàn)標志著ISP技術(shù)已經(jīng)從系統(tǒng)邏輯領(lǐng)域擴展到了系統(tǒng)互連領(lǐng)域。這種ISP技術(shù)和開關(guān)矩陣相結(jié)合的產(chǎn)物可在不撥動機械開關(guān)或不改變系統(tǒng)硬件的情況下,快速改變或重構(gòu)印制電路板的連接關(guān)系;此外這種高速低功耗的可編程數(shù)字開關(guān)器件還具有各種矩陣尺寸和封裝形式,從而增加了系統(tǒng)的靈活性。本文重點介紹在系統(tǒng)可編程邏輯開關(guān)器件ispGDS14的原理結(jié)構(gòu)及開發(fā)應(yīng)用技術(shù)。

1。椋螅穑牵模樱保雌骷慕Y(jié)構(gòu)特點

ispGDS14器件的陣列密度為7×7;系統(tǒng)速度為50MHz;引腳至引腳的最大延遲為7.5ns;器件采用PDIP或PLCC封裝。在系統(tǒng)編程電源為+5V時,無需另接編程高壓。每片ispGDS器件可保證一萬次在系統(tǒng)編程。

1.1 ispGDS14的引腳功能

ispGDS器件型號尾部的數(shù)字即表示該GDS器件的I/O端數(shù)。ispGDS14的引腳圖如圖1所示,各引腳的功能如下:

MODE:編程方式控制引腳;

SDI:串行數(shù)據(jù)輸入引腳;

SDO:串行數(shù)據(jù)輸出引腳;

SCLK:時鐘引腳;

A0~A6、B0~B6:輸入/輸出引腳。

其中MODE、SDI、SDO和SCLK均為編程控制信號。

1.2 ispGDS14器件的結(jié)構(gòu)原理

ispGDS14的基本結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖中的左邊及下邊外圍方框是I/O單元;中間是可編程開關(guān)矩陣;右邊是編程控制電路,它通過電纜與計算機連接可完成對開關(guān)矩陣的編程操作?删幊涕_關(guān)矩陣的每一個交叉點都是可編程點,通過編程控制可以將不同的I/O單元相互連接起來。

ispGDS14器件的I/O單元如圖3所示。如果定義該I/O引腳為輸入端,則編程開關(guān)S閉合,信號從該引腳直接輸入到開關(guān)矩陣,并經(jīng)過開關(guān)矩陣編程與另一個I/O單元連接并輸出;反之,若該I/O引腳定義為輸出端,則編程開關(guān)S打開,此時來自另一個I/O單元的信號經(jīng)開關(guān)矩陣送入該單元,然后經(jīng)過驅(qū)動器將信號送入可編程四選一數(shù)據(jù)選擇器?删幊虜(shù)據(jù)選擇器由編程信號C2、C1控制,可分別選擇該信號的原變量、反變量、電源或地輸出?最后再將四選一輸出的信號經(jīng)可編程三態(tài)控制門送I/O引腳輸出?删幊炭刂贫耍茫、C1、C2的控制方式如圖4所示。

2 ispGDS14器件的編程方法

通過對ispGDS14的編程,不但可以任意改變外部信號與ispLSI引腳之間的相互連接關(guān)系,還可以隨時進行重新組合以真正實現(xiàn)在系統(tǒng)編程功能。下面通過實例介紹ispGDS14的編程方法。

圖5是由ispGDS14可編程開關(guān)陣列為系統(tǒng)提供豐富的時鐘輸入和鍵控功能的電路連接圖。

2.1 建立GDS源文件

當使用ispGDS14器件進行設(shè)計時,首先應(yīng)在文本編輯器中建立ispGDS設(shè)計源文件,該文件名的后綴為“.gds”。ispGDS的設(shè)計源文件語法非常簡單,主要格式如下:

標題行:TITLE=′字符串′;

說明行:以雙引號開始,雙引號或換行符結(jié)束;

定義器件:DEVICE=器件名;

定義管腳:PIN輸出管腳標識符=PIN輸入管腳標識符;

對應(yīng)于圖5電路的ispGDS設(shè)計源文件如下:

TITLE=′experiment board′

DEVICE=ispGDS14

"B0CLK=64Hz

PIN 19=PIN 20

"CLOCK SELECT CODE=5H=101B

PIN 1=H

PIN 2=L

PIN 3=H

" KEY1 KEY2 KEY3 KEY4

PIN 12=PIN 6

PIN 13=PIN 8

PIN 16=PIN 9

PIN 18=PIN 10

以上文件中,第一行為標題行;第二行為器件名稱;雙引號開始是說明語句,并以換行符結(jié)束;其它行是管腳定義。例如:PIN 18 = PIN 10 的含義是將10管腳與18管腳相連,其中18管腳是輸出端,10管腳是輸入端。而PIN 1=H的含義則是將20管腳固定為高電平。

2.2 GDS文件編譯

用GDS開發(fā)軟件對GDS設(shè)計的源文件進行編譯,編譯通過后將生

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