可编程器件原理结构.ppt

第6章 可编程逻辑器件及开发 6.1 可编程逻辑器件概述 6.1 可编程逻辑器件概述 6.1 可编程逻辑器件概述 6.2 简单PLD原理 6.3 CPLD 6.4 FPGA * 6.1 可编程逻辑器件概述 6.2 简单PLD原理 6.3 CPLD 6.4 FPGA 6.1.1可编程逻辑器件的发展历程 1．标准逻辑器件 标准逻辑器件是具有标准逻辑功能的通用SSI、MSI集成电路， 例如TTL工艺的54/74系列和随后发展起来的CMOS工艺的 CD 4000系列中的各种基本逻辑门、触发器、选择器分配器、 计数器、寄存器等。 2．专用集成电路(ASIC，Application Specific Integrated Circuit) 按照制造过程ASIC分为： (1)全定制电路(Fuall Custom Design IC) (2)半定制电路（Semi Custom Desig IC) (3)可编程逻辑器件PLD 6.1.1 可编程逻辑器件的发展历程 70年代 80年代 90年代 PROM 和PLA 器件 改进的 PLA 器件 GAL器件 FPGA器件 EPLD 器件 CPLD器件 内嵌复杂 功能模块 的SoPC 6.1.2 可编程逻辑器件分类 1．按集成度分 (1)低密度可编程逻辑器件 如PROM、PLA、PAL、GAL (2) 高密度可编程逻辑器件 ①EPLD（Erasable Programmable Logic Device，能擦写 的可编程逻辑器件） ②CPLD(Complex PLD，复杂PLD) ③FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列) 2．按编程特性分 一次性编程OTP(One Time Programmable) PLD 可多次编程PLD ①紫外光擦除的EPROM②电擦除的EEPROM ③在系统编程ISP(In-Systemprogrammability) PLD ④在线可重配置ICR(in-circuit reconfiguration) 6.1.2 可编程逻辑器件的分类 按集成度(PLD)分类 6.1.3 可编程逻辑器件的结构 目前使用的可编程逻辑器件的结构基本上都是由输入缓冲、 与阵列、或阵列和输出结构4部分组成 ,根据结构特点可将PLD划分为简单PLD、复杂PLD(CPLD)和现场可编程门阵列FPGA等3类。 6.2.1 PLD中阵列的表示方法 例： F=AB+AC+BC。最小项之和表示为： 用与阵列实现 F ，如图。 G1~G3：能同时输出原变量和反变量的输入缓冲器； G4~G7： 多输入端与门，分别产生F 的四个最小项。 ×： 表示竖线提供的变量参加“与”运算 。 PLD中的与运算表示法 3.2 简单PLD原理 3.2.1 电路符号表示 图3-3 常用逻辑门符号与现有国标符号的对照 3.2.1 电路符号表示 图3-4PLD的互补缓冲器 图3-5 PLD的互补输入 图3-6 PLD中与阵列表示 图3-7 PLD中或阵列的表示 图3-8 阵列线连接表示 PLD中的或运算的表示方法： 竖线： 表示或门的多输入端； 横线： 提供参加“或”运算的量； 交叉处： 可编程点。 如图，用与—或阵列实现函数： 可编程点：横线与竖线交叉处为可编程点。 如果希望某逻辑量参加运算，则标上“×”； 如果不让该逻辑量参加与运算，则不加任何标记， 如果器件制造时已被固定让对应的逻辑量参加运算，则标有实心点“·”，用户不能对这样的点编程。 PLD中与－或阵列的有两种简化画法，见下图。 （1）省略与门和非门符号，将与阵列画在左恻，或阵列画在右恻。 （2）省略与门和非门符号，将与阵列画在上面，或阵列画在下面。 （1） （2） 6．2．2 PROM PROM最初是作为计算机存储器设计和使用的，它具有PLD器件 的功能是后来才发现的。根据其物理结构和制造工艺的不同， PROM可分为三类：固定俺膜式PROM，双极型PROM，MOS型 PROM。 6．2．3 PLA器件 PLA是一种“与一或”阵列结构的PLD器件。因而不管多么复杂的 逻辑设计问题。只要能化为“与一或”两种逻辑函数，就都可以用 PLA实现。 3.2.2 PROM 图3-9 PROM基本结构： 其逻辑函数是： 6．2．4 PAL器件 PAL器件的基本结构是“与”阵列可编程而“或”阵列固定， 如图2-10所示。基本的PAL器件内部只有“与”阵列和“或”阵列。 多数PAL器件内部除了“与”阵列和“或”阵列以外，还有拖出和 反馈电路。根据输