可编程逻辑器件的设计流程如图１６４所示，它主要包括设计准备、设计输入、设计处
图１６４ ＰＬＤ 设计流程
理、设计校验和器件编程五个步骤，同时包括相应的功能仿
真、时序仿真和器件测试三个设计验证过程。
① 设计准备。采用有效的设计方案是 ＰＬＤ 设计成功的
关键，因此在设计输入之前首先要考虑两个问题：选择系统
方案，进行抽象的逻辑设计；选择合适的器件，满足设计的
要求。
对于低密度 ＰＬＤ，一般可以进行书面逻辑设计，将电路
的逻辑功能直接用逻辑方程、真值表状态图或原理图等方式
进行描述，然后根据整个电路输入、输出端数以及所需要的
资源 （门、触发器数目）选择能满足设计要求的器件系列和
型号。器件的选择除 了 应 考 虑 器 件 的 引 脚 数、 资 源 外， 还 要 考 虑 其 速 度、 功 耗 以 及 结 构
特点。
１１３对于高密度 ＰＬＤ，系统方案的选择通常采用 “自顶向下” 的设计方法，首先在顶层进
行功能框图的划分和结构设计，然后再逐级设计低层的结构。一般描述系统总功能的模块放
在最上层，称为顶层设计；描述系统某一部分功能的模块放在下层，称为底层设计。底层模
块还可以再向下分层。这种 “自顶向下”和分层次的设计方法使整个系统设计变得简洁和方
便，并且有利于提高设计的成功率。目前系统方案的设计工作和器件的选择都可以在计算机
上完成，设计者可以采用国际标准的两种硬件描述语言 ＶＨＤＬ 或 Ｖｅｒｉｌｏｇ，对系统级进行功
能描述，并选用各种不同的芯片进行平衡、比较，从而选择最佳结果。
② 设计输入。设计者将所设计的系统或电路以开发软件要求的某种形式表示出来，并
送入计算机的过程称为设计输入。它通常有原理图输入、硬件描述语言输入和波形输入等多
种方式。
原理图输入是一种最直接的输入方式，它大多数用于对系统或电路结构很熟悉的场合，
但系统较大时，这种方法的相对输入效率较低。
硬件描述语言是用文本方式描述设计，它分为普通的硬件描述语言和行为描述语言。普
通硬件描述语 音 有 ＡＢＥＬＨＤＬ、ＣＵＰＬ 等，它 们 支 持 逻 辑 方 程、真 值 表 等 逻 辑 表 达 方 式。
行为描述语言是指高层硬件描述语言 ＶＨＤＬ 和 Ｖｅｒｉｌｏｇ，它们有许多突出的优点，如语言的
公开可利用性，便于组织大规模系统的设计，有很强的逻辑描述和仿真功能，而且输入效率
高，在不同的设计输入库之间转换也非常方便。
③ 设计处理。从设计输入完成以后到编程文件产生的整个编译、适配过程通常称为设
计处理或设计实现。它是器件设计中的核心环节，是由计算机自动完成的，设计者只能通过
设置参数来控制其处理过程。在编译过程中，编译软件对设计输入文件进行逻辑化简、综合
和优化，并适当地选用一个或多个器件自动进行适配和布局、布线，最后产生编程用的编程
文件。
编程文件是可供器件编程使用的数据文件。对于阵列型 ＰＬＤ 来说，是产生熔丝图文件
即ＪＥＤＥＣ （简称ＪＥＤ）文件，它是电子器件工程联合会制订的标准格式；对于ＦＰＧＡ 来说，
是生成位流数据文件 （Ｂｉｔｓｔｒｅａｍ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）。
④ 设计校验。设计校验过程包括功能仿真和时序仿真，这两项工作是在设计输入和设
计处理过程中同时进行的。
功能仿真是在设计输入完成以后的逻辑功能验证，又称前仿真。它没有延时信息，对于
初步功能检测非常方便。时序仿真在选择好器件并完成布局、布线之后进行，又称后仿真或
定时仿真。时序仿真可以用来分析系统中各部分的时序关系以及仿真设计性能。
⑤ 器件编程。编程是指将编程数据放到具体的 ＰＬＤ 中去。
对阵列型 ＰＬＤ 来说，是将ＪＥＤ 文件 “下载 （ＤｏｗｎＬｏａｄ）”到 ＰＬＤ 中去；对 ＦＰＧＡ 来
说，是将位流数据文件 “配置”到器件中去。
器件编程需要满足一定的条件，如编程电压、编程时序和编程算法等。普通的 ＰＬＤ 和
一次性编程的 ＦＰＧＡ 需要专用的编程器完成器件的编程工作。基于ＳＲＡＭ 的 ＦＰＧＡ 可以由
ＥＰＲＯＭ 或微处理器进行配置；ＩＳＰ在系统编程器件则不需要专门的编程器，只要一根下载
编程电缆就可以了。