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紫光同创Compact系列CPLD可配置逻辑模块(CLM)用户指南 ...
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紫光同创Compact系列CPLD可配置逻辑模块(CLM)用户指南
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发表于 2022-5-9 17:43:16
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一、总体介绍
CLM(Configurable Logic Module, 可配置逻辑模块)是
CPLD
系列产品的基本逻辑单元,它主要由多功能LUT5,寄存器以及扩展功能选择器等组成。CLM在PG系列产品中,支持CLMA 和CLMS两种形态。CLMA和CLMS均支持逻辑、算术、移位寄存器以及ROM功能,但仅有CLMS支持分布式RAM功能。CLM与CLM之间,CLM与其它片内资源之间通过信号互连使模块联结。CLM的使用可通过关联的综合工具(Synplify Pro)和深圳市紫光同创电子有限公司的软件Pango Design Suite来完成。CLM还可通过Pango Design Suite内嵌的IP Compiler工具生成分布式RAM IP。
二、功能描述
CLM主要功能特性包括:- 采用LUT5逻辑结构
- 每个CLM包含4个多功能LUT5
- 每个CLM包含6个寄存器
- 支持算术功能模式
- 支持快速算术进位逻辑
- 可高效实现多路选择功能
- 可实现ROM功能
- 支持分布式RAM模式
- 支持级联链
(一)CLM结构简介
CLMA的逻辑框图如下所示,每个CLMA包含4个LUT5A、6个寄存器、多个扩展功能选择器、以及4条独立的级联链等。其中LUT5A采用了创新的架构设计,在5输入查找表的基础上集成了专用电路以实现4:1多路选择器功能和快速算术进位逻辑;扩展功能选择器主要用于实现宽位查找表和输出选择功能;级联链包括算术逻辑进位链(从CIN到COUT),专用移位寄存器链(从SHIFTIN到SHIFTOUT),寄存器复/置位级联链(从RSIN到RSOUT)和寄存器CE级联链(从CEIN到CEOUT)。此外,相邻的两个CLM之间还有一条基于LUT7(从L7IN到L7OUT)的专用级联链,用于组合生成LUT8。
CLMA 逻辑框图:
CLMS是CLMA的扩展,它在支持CLMA所有功能的基础上增加了对分布式RAM的支持。CLMS可配置为大小为16*4的SP(Single Port,单口)RAM或大小为16*4的SDP(Simple Dual Port,简单双口)RAM。CLMS的逻辑框图如下所示:
(二)LUT5A和LUT5S的工作模式
CLM基本逻辑运算单元是基于LUT5,LUT5是由共用输入A3~A0的2个LUT4组成。LUT5共有5个输入,可以组成2^5=32种可能组合逻辑,其所实现的组合逻辑由LUT5中的32位SRAM的配置所决定。
LUT5A和LUT5S分别为CLMA和CLMS中对应的LUT5。
LUT5A和LUT5S可灵活配置,以支持基本逻辑,多路选择,算术逻辑,ROM功能以及分布式RAM功能(仅限于LUT5S)等不同功能。
在逻辑功能模式下,每个LUT5A(或LUT5S)可实现1个LUT5,结合扩展功能选择器,每个CLM可支持实现2个LUT6、1个LUT7或与相邻CLM组合实现一个LUT8。
在多路选择模式下,每个LUT5A(或LUT5S)可实现1个4:1多路选择器,每个CLM可支持4个4:1多路选择器。结合扩展功能选择器,每2个LUT5A(或LUT5S)可支持1个8:1多路选择器,每个CLM可支持2个8:1多路选择器;每个CLM可支持1个16:1多路选择器。利用LUT7专用级联链,每2个CLM可支持为1个32:1多路选择器。更宽的多路数据选择可通过CLM组合产生。在算术功能模式下,LUT5A(或LUT5S)可实现加减法运算;计数器;比较器;快速异或逻辑运算以及宽位与逻辑运算等。
在ROM模式下,LUT5A(或LUT5S)可以用作32*1ROM,还可以通过内置的扩展功能选择器进行深度级联。ROM的初始化数据在编程配置过程中通过位流在配置时放进sram,LUT5的5个输入作为读地址去访问sram。
(三)CLM寄存器的工作模式
每个CLM包含6个可配置的寄存器,其可配置的属性主要包括:
●灵活的数据输入选择;
●支持同步复位,同步置位,异步复位或异步置位模式;
●寄存器的时钟(CLK)、时钟使能(CE)、本地复位/置位(RS)信号均支持极性选择;
●时钟使能(CE)、本地复位/置位(RS)信号均支持快速级联链;
●支持移位寄存器的快速级联链;
●全局使能寄存器(GWE),当其为高电平时,内部寄存器才能进行写功能。
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