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数字电路技术课程结课报告-数字电路的发展与未来.doc

数字电路技术课程结课报告-数字电路的发展与未来

周云华
2019-05-06 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《数字电路技术课程结课报告-数字电路的发展与未来doc》,可适用于IT/计算机领域

数字电路的发展与未来随着电子技术的迅速发展,一方面电子仪器设备的功能越来越复杂和先进,随之便产生了对高集成度、高可靠性、低功耗、低成本、体积小重量轻的数字集成电路的不断需求,从而产生了专用的数字集成电路ASIC(AppliedspcciticIntegratedCircuit)。ASIC的出现的确大幅度完善和提高了产品的这些性能,同时增加了产品的保密性,提高了产品的竞争能力。但是通常ASIC的设计要么采用全定制电路设计方法,要么采用半定制电路设计方法并进行溜片验证,这势必产生费用高、风险大、设计麻烦、灵活性受限、周期长等问题,自然降低产品的生命周期。因此,另一方面,由于微电子技术、VLSI技术和CAD技术促进数字集成电路迅速发展的同时,使用户要求Ic生产厂家提供各种方便的服务成为可能。集成技术的发展推动了数字电路实验手段的吏新数字电路实验的发展是和计算机技术与集成技术舯发展分不开的,电路器件的发展促进了实验内容和实验手段的更新,因此看必要对电路器件的现状和发展进行分析处理器和专用集成电路。随着通讯和计算机拄术的发展,大规模数字电路实验、课程设计和毕业设计的内容愈来愈复杂,规模愈来禽大,再用传统盼实验手段和方法已无法满足电路设计的要求,解决的方法,一是使用微处理器,二是制作专用集成电路。徽处理器是制作在一片集成片上的CPU,配以一定的程序(通卷固化于EPIlM中)和一些附属电路,原则上可以实现任意复杂的逻辑功能。由于不同系统的差别在于程序不同硬件结构变化不大,程序可以修改。使用微处理器可以开出各种大型实验。其缺点:一是速度低,只适应于低速的情况二是数字电路实验教学的发展趋势需要外围辅助电路致使体积较大三是无法对程序可靠加密四是程序复杂,编程时间较长。大规模专用集成电路(ASIC)体积小,重量轻,功耗低,速度快,可靠性高。由于全定制的专用集成电路是专为某一数字系统设计、生产的集成电路,只适应于批量极大的成熟产品用作某种特定的用途,因此它并不能满足数字电路实验教学多种课题的要求。近年来,集成技术和半导体工艺有了突破性的发展。出现了一系列应用广泛、发展迅猛的新型集成电路。现场可编程逻辑器件是工厂专门生产的一种半成品芯片,使用者可通过计算机和开发工具将它“做”成完全符合自己特定要求的大规模专用集成电路,因而可使数字电路实验使用自行设计的专用集成电路成为现实。XILINX公司的现场可编程门陈列(EPGA)逻辑器件,LATTICE公司的在系统可编程太规模集成(ispLSI)和可编程大规模集成(PLSI)逻辑器件就是这种新型集成电路的典型代表。例如:FPGA器件及其开发系统是开发大规模数字集成电路的新技术它将半定制的门阵列电路的优点和可绽程逻辑器件的用户可绽程特性两者结合在一起,可使设计的电子产品达到小型化、集成化并大大提高了可靠性。它可利用计算机辅助设计,绘出实现用户逻辑的原理图(包括电路图和非电路图),通过一系列编译程序、自动布局布缓及模拟仿真等过程,在满足用户设计功能要求及定时关系后,生成二进制文件,装入EPROM,对FPGA器件初始化。FPGA的出现使“身在实验富,生产集成块”的梦想成为现实。在系统可编程(ISP),是指在用户自己设计的目标系统中或线路板上,为重新构造设计逻辑而对器件进行编程或反复’绽程的能力。常规PLD在使用中通常是先编程后装配而采用ISP技术的PLD,可以先装配后编程,做成产品后,还可以反复编程。采用ISP技术之后,硬件设计可以变得象软件那样灵活而易于修改,硬件的功能可以实时地加以更新或按预定的程序改变配置。LATTICE的ispLSI和PLSI逻辑器件既有低密度PLD使用方便、性能可靠等优点,又有FPGA器件的高密度和灵活性。在制造工艺上,LATTICE公司生产的PLD采用了EzCOM技术,剖造了非易失反复可编程逻辑它与基于SRAM的可编程器件不同,它可在掉电上电后不需要重新编程,程序可长期驻留,所以不需要单独的存储器件来存储逻辑程序并可有效加密。可编程逻辑器件的问世和发展,代表了数字系统的发展趋势,不管是XILINX公司的FPGA,还是LATrlCE公司的ispLSI和PLSI逻辑器件,在数字电路实验中与TTL电路、PAL、GAL及门阵列相比,都有以下一些优点:()高密度。目前ispLSIPLSI器件的集成度可达,到,门,FPGA器件的集成度高达,门,可代替个TTL电路和个PAL器件。()高速度XCA系列的FPGA每个可配置逻辑块的延时仅为lns~ns,可工作在MHz以上的时钟频率ispLSIPLSI器件的系统速度可达MHz。()低功耗。可编程逻辑器件功耗仅为几百毫瓦,若用低功率模式,还可降低功耗。()结构灵活。芯片内具有丰富的可编程资源,使用户逻辑的实现十分方便,并允许设计者以自己熟悉的方法设计所需的逻辑系统。()可靠性高。()器件具有较多的引脚,而且这些IO引脚可随意被定义为输入或输出或双向引脚,使用时一般不会象PAL、GAL器件中那样受IO引脚数量的制约。()可编程和反复可编程性。器件具有现场可编程特性,可直接用计算机通过软件对设计进行修改和验证,无需改动印刷板,就可替换芯片内的百己置,达到修改,更新设计的目的。反复无限次的编程,对器件没有损伤。()开发软件功能强大,设计输入方法多样,一个大规模数字系统实验只需几天甚至几小时就可以完成。数字电路与数字电子技术广泛的应用于电视、雷达、通信、电子计算机、自动控制、航天等科学技术各个领域。相信不久的未来,数字电路会更多的出现在我们的日常生活中,与人们的生活息息相关,成为不可替代的新技术。

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