摘要：本文以Lattice公司的ispLSI系列器件为例，介绍了系统内可编程（ISP）及其使用方法。

    关键词：可编程逻辑器件（PLD）  数字系统  ispLSI

ispLSI系列器件

    PLD器件自70年代发明发来，从熔丝型发展到光可擦除型；到80年代发展成为电可擦除型；到90年代，美国Lattice半导体公司开发出采用ISP（在系统内编程）技术的PLD——ispLSI系列。该系列器件集成度1000～25000门，引脚到引脚延时最小可达3.5ns，系统工作速度最高可达180MHz。器件具有在系统内可编程（ISP，In-System Programmable）能力和边界扫描测试能力，适合在计算机、仪器仪表、通信、雷达、DSP系统和遥测系统中使用。ISP技术可以使用户具有在自行设计的目标系统中对逻辑器件进行编程或者反复改写。ISP技术为用户提供了传统技术无法达到的灵活性，可以大大缩短电子系统设计周期，简化生产流程，降低生产成本，并可在现场对系统进行逻辑重构和升级。ISP技术使硬件随时能够改变组态，实现了硬件设计的软件化。

    Lattice公司的ispLSI器件既有PLD的性能和特点，又有现场可编程逻辑阵列（FPGA）的高密度和灵活性。它强有力的结构能够实现各种逻辑功能，其中包括寄存器、计数器、多路选择、译码器和复杂状态机等，能够满足对高性能系统逻辑的需求，广泛地适用于各个领域。

    目前Lattice公司生产的ispLSI器件分为6个系列：ispLSI1000/E系列，ispLSI2000/E/V/VE系列，ispLSI3000系列，ispLSI5000V系列，ispLSI6000系列和ispLSI8000系列。这六个系列的器件在用途上有一定的侧重点，所以在结构和性能上存在细微的差异，有的速率快，有的密度高，有的成本低，适用对象具有针对性。在使用时，应当根据各系列器件的特点和适用范围来选择。

    iapLSI器件的编程方便简单，使用ISP编程电缆和下载的ISP软件就可以完成编程工作。在连接时，编程电缆一端连接在电脑的并口上，一端连接在被编程器件所在电路板的ISP接口上。为配合其PLD的使用和开发，Lattice公司推出的数字系统设计软件为ispEXPERT，设计输入可以采用原理图、硬件描述语言和混和输入三种方式。它能对所设计的数字电子系统进行功能仿真和时序仿真的设计检验，能对设计结果进行逻辑优化，将逻辑映射到器件中去，自动完成布局并生成编程所需要标准的熔丝图JED编程文件。最后可以随时通过连接电缆，将编程文件下载到器件中去。

    编程过程分三步：1.按地址和命令将JED文件中的数据自串行输入端（SDI）输入数字寄存器；2.将编程数据写入E2CMOS逻辑单元；3.将写入的数据自串行输出端（SDO）输出进行校验。

ispLSI器件设计应用实例

    本文使用基于PC的六轴伺服控制卡作为设计实例，采用TI公司的DSP（数字信号处理器），TMS320F240为工作核心微处理芯片，包括光电编码器输入模块、数模转换电路模块，DSP-PC通信双口RAM模块和扩展RAM模块（见图1）。光电编码器输入模块中包括六路数字滤波电路、四分频、鉴相电路、16位可逆计数器电路、输出缓冲/锁存器电路、选通电路。这一模块各部分电路中，大部分都为数字电路。由于是六路输入，因此需要的逻辑器件数目很多。采用传统数字电路，例如TTL和CMOS器件设计的系统，电路复杂，板块庞大，实际可行性不大。为此，在系统中使用了Lattice公司的ispLSI系列CPLD（复杂可编程逻辑器件），来实现这一部分数字电路和逻辑控制。

    1.器件的选择

    编码器模块电路总共使用I/O管脚数目为97个，大约需要30～40个GLB单元。选用ispLSI3256A-90LM芯片来实现六路光电编码输入模块电路。它的集成度为11000门，具有128个I/O引脚，384个寄存器，48个GLB单元，管脚延迟为12ns，系统速度为90MHz，从资源和速度上