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XC9572 CPLD学习套件

          产品名称:XC9572 CPLD学习套件
          型    号:SM-503

    我们推荐一款CPLD学习板,套件由SM101及SM130学习板组成。板上带有电源、用于输入的轻触开关、晶振时钟及用于输出的LED。其中SM101学习板包含XC9572XL CPLD、下载接口及2个双排20位间距2.54的插座,将所有输入输出端口引出板外,可以配合SMB130学习板组成完整的系统,或者直接应用到用户的产品之中。该学习板套件价格便宜、简单易懂。包含硬件的全部原理图及PCB,有配套的Verilog HDL语言例子。套件虽然简单,但已包含了一个最小系统所需的部分。

    采用学习板套件后,配套ST-990XIL下载线一条,可以开发多种XILINX公司的FPGA及CPLD器件。在www.cnstl.com上可以下载配套的实用工具,用于烧录串行FLASH芯片25VF002系列、93C46系列及24C01系列储存记忆体。也可以烧录带ISP功能的单片机,如AT89S51系列等。一次投资永远保值,是电子工程师必备的工具之一。提供Verilog HDL源程序包括时钟、复位、计数器、输出等。实现方式有判断,分支等方法,可以改写程序得到不同的效果。可以从插座引出的扩展I/O端口直接连接到系统。开发初期可以安装万能板之中,即刻搭出系统,投入整个系统的设计,大大提高开发效率。

    SM101学习板使用的核心器件是XILINX公司CPLD产品 XC9572XL,为新推出的XC9500XL系列CPLD的成员之一,提供了一个高性能非易失性可编程逻辑解决方案,先进的管脚锁定技术,无需改变电路板布局即可重新设计。在系统编程(ISP)具有出色的调试和反复设计的性能,提供36至288个宏单元密度,并具有多种封装选项和I/O性能,能够很轻松地实现不同密度的器件间的移植。

    XC9572XL包括72宏单元、1,600 可用门电路,系统时钟最高为178MHz、电源部分、输入/输出口(I/O)和程序下载电路。XC9572XL采用VQFP44的小封装,采用3.3V的低电压供电。有34位输入输出I/O端口,所有I/O口都可以交换使用。有2个全局时钟端,如果是有边沿触发的信号,请尽量使用全局时钟引脚。有全局复位端及全局清除端,全局输出允许端等,这几个特殊端口,如不使用,可以当普通I/O使用。设计工具采用ISE TM WebPACK TM 软件。可在 www.xilinx-china.com 免费下载软件。

    本项目使用硬件描述语言(Hardware Description Language)中广泛使用的Verilog HDL语言和Xilinx ISE、ModelSim XE这两种软件进行开发的。其中Xilinx ISE用来综合Verilog HDL语言并产生下载程序,用ModelSim XE软件逻辑仿真。
开发FPGA及CPLD一般可分为原理图输入及硬件设计语言两种,采用硬件设计语言具有可移植及可重用性,设计可以独立于半导件制造工艺之外。主要是依靠综合工具将代码分析为与、非门等组成的基本门电路。也可以生成相应的电路图。高级的应用中也可以修改中间生成的电路图达到最佳的效果。
设计语言一般有VHDL及Verilog HDL两种,Vviloyg HDL简称V语言,在实现相同功能的情况下,V语言仅需几乎VHDL语言一半的长度,而且V语言与C语言的语法近似,对于已经学习,或使用C语言的人而言,应该可以较快地掌握V语言。

    ( XC9572 CPLD学习套件 ,出处: www.cnstl.com )。

    一般V语言采用文本文档编辑源文件,采用ISE综合软件生成扩展名为JED的烧录文件,通过电脑打印口由ST-990XIL下载线将烧录文件下载到CPLD器件,结果从I/O端口反映出来,如图4所示。

图4 XILINX CPLD典型的开发流程图

    实现LED的循环,可以采用分支法及程序状态机等多种方法,下面的例子采用复杂逻辑中常用的Mealy程序状态机State Machine的设计方法。
程序状态机较适合于复杂的有规律的逻辑,也称为有限状态机(Finite State Machine),简称FSM。
在做状态机设计时,必须先依据电路规则画好状态图,确认每一个状态的输出、输入和状态之间转换的关系。图六为本设计的Mealy FSM状态机。这种状态机与输入及输出都有关系。

图5 Mealy FSM状态机

    本程序用到了两种状态机,Mealy FSM和Moore FSM,这两种状态机的区别在于,Mealy机的下一状态和输出取决于当前状态和当前输入;Moore机的下一状态取决于当前状态和当前输入,但其输出仅取决于当前状态。本程序Moore FSM状态机的状态图如图6所示,是一个大的Mealy FSM里面嵌套两个小的Moore FSM。
    另外一种为Moore状态机,输出只与目前的状态有关,而与输入无关。图6为Moore状态机。

图6 Moore FSM状态机

    在程序状态图中,状态以圆圈来表示,而状态之间的转换则用连接圆圈的射线来表示。在圆圈内的二进制数或者定义的常数为该圆圈所表示的状态。如果射线指向本身,则表示这样的输入并不会激发状态转换,图7为状态转换图。

 
S0 :初始化状态。
S1 :循环左移。

S2 :循环右移。

其中S1S2 是两个简单的Moore状态机。
 

图7 状态图

    SM101的升级文件及原程序例程:

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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