“电工学”课程中FPGA内容的教学探索

范秋华，宫 玥

(青岛大学自动化学院，山东青岛 266071)

数字化是信息社会中电子产业发展的必然趋势，数字电子技术在电工学中占有重要地位，近年来FPGA(Field Programable Gate Array)技术作为数字电子技术的现代部分，已经引入到电气信息类本科教学中。FPGA具有高度的灵活性、并行性、开发周期短等特点，与ASIC相比有极大的优势，而且大量IP核的使用，缩短了产品的开发周期，使得企业更加具有市场竞争力，FPGA技术在未来会有极大的作为。目前，为满足高等学校本科非电类各专业学生学习的需要，应该在电工学课程加入FPGA内容。

1 FPGA硬件原理

理解FPGA硬件原理，要先理解可编程逻辑器件PLD(Programable Logic Device)的原理，最基本的可编程逻辑器件的就是PROM，任何一个逻辑函数都可以写成最小项的和的形式，PROM中的地址端当做输入变量，那么地址译码器的输出就是输入变量的所有最小项，通过或阵列编程就可实现任意组合逻辑函数，加上触发器即可实现时序逻辑函数。PROM是只有或阵列编程，与阵列、或阵列同时编程就是PLA(Programmable Logic Array)，只有与阵列编程、或阵列不编程叫 PAL(Programmable Array Logic)，这些都还没有实际产品。GAL通用逻辑阵列(Generic Array Logic)是从PAL发展过来的，是一种电擦除可重复编程的可编程逻辑器件，具有灵活的可编程输出结构，使得为数不多的几种GAL器件几乎能够代替所有PAL器件和数百种中小规模标准器件。而且，GAL器件采 用先进的EECMOS工艺，可以在几秒钟内完成对芯片的擦除和写入，并允许反复改写，为研制开发新的逻辑 系统提供方便，因此，GAL器件得到了广泛的应用。……