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关于可编程逻辑,你可能已经遗忘的8件事

Steve Leibson?? 赛灵思战略营销与业务规划总监?? 2014年09月02日 ?? 收藏1
Schematic Entry(原理图输入)

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。到上世纪80年代中期,在原理图技术正在发生转变的时候,FPGA登上了历史舞台。随着FPGA的容量越来越大,原理图变得越来越复杂和笨拙,这就好像几年前ASIC设计所经历的事情一样。到了上世纪90年代,日渐增长的复杂度迫使工程师们学习Verilog和VHDL语言来使用大容量的器件,现在,这项流行的技术已经基本取代了原理图输入。但是,在Xilinx Vivado设计套件的IP集成工具中,我们可以看到原理图输入的新的形式,在这里,IP模块以一种图形化的视图形式出现,而不用再去考虑IP内部的复杂度,图形化设计又重新在设计中占有了一席之地。

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件被称为FPLA(现场可编程逻辑阵列)。FPLA的特点是尺寸大、速度慢、价格昂贵、不易使用,并且功耗很大,这些特点导致它无法在商业领域获得成功。MMI(Monolithic Memories Inc)推出简化改进后的FPLA,又称为PAL(可编程阵列逻辑),是第一个获得成功的可编程逻辑器件,改进之后,不可以对或阵列进行编程,这样大大简化了片上的互连以及可编程的熔断点。MMI制造的双极型PAL非常便宜,这也助长了“blow-and-go”工程设计模式(不需要做任何仿真)的滋长,许多设计工程师的工作台上都有一小堆用过的PAL器件来提醒自己更加细心的工作。(我把我用坏的PAL器件放在一个纸杯中)PAL器件获得巨大成功,以至于国家半导体、TI和AMD等公司都开始提供管脚兼容的器件。在上世纪80年代,双极型PAL发展成了基于EPROM的GALs(通用阵列逻辑),并最终演变成CPLD。

熔丝映射

我们并不总是用HDL语言来配置可编程逻辑。工程师们曾经使用熔丝图来直接表现片上的熔断点和互连,根据逻辑等式,可以在PAL数据手册的片上互连图上进行标注,以此来表示哪些熔丝需要熔断,哪些保持不变,然后需要手工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,这个文件可以告诉器件编程人员哪些熔丝需要熔断,哪些保持不变。幸运的是,熔丝图编程方法很快就不再被人们所采用。这是一张MMI熔丝图,出自EETimes的“How It Was: Programmable Logic”,作者是Max Maxfield。该文是基于Aubrey Kagan的口述整理而成,他是一家位于多伦多,从事工控接口和开关电源设计的公司(Emphatec)的工程主管。

MMI熔丝图
MMI熔丝图

ABEL(高级布尔表达式语言)

由Data I/O公司在1984年4月份提出的一种早期的硬件描述语言。在那个时代里,ABEL与CUPL和PALASM同台竞争。Data I/O公司拆分ABEL产品线,成立一个名为Synario设计系统的EDA公司,然后,又在1997年把Synario卖给了MINC公司。MINC是一家专注于开发FPGA开发工具的公司,该公司在1998年倒闭,Xilinx收购了MINC的部分资产,这其中就包括了ABEL语言和工具集,ABEL成为Xilinx Webpack工具套件的一部分。点击此处阅读Michael Holly撰写的ABEL语言的历史,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最早研发出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语言开发而成,它是最早的商业化设计工具,可以支持多个PLD系列,Personal CAD Systems (P-CAD)在1985年收购了Assisted Technology以及CUPL,可编程器件供应商Logical Devices后来收购了CUPL,然后转手卖给了Altium,在上世纪90年代,CUPL出现在Altium公司的Protel设计系统中,现在是以一个设计插件的形式存在。Logical Devices仍然提供PAL/PLD设计软件,用于基于PROM/ EPROM可编程逻辑器件,这个软件就是CUBEL,它是在早期的CUPL和ABEL硬件描述语言的基础上开发而成。


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可编程逻辑? FPGA? FPLA?

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