第7章、第8章讲述.ppt

4. 带异或门的寄存器型输出结构： 增加了一个异或门 把乘积项分割成两 个和项 两个和项在触发器的输入端异或之后， 在时钟上升沿到来时存入触发器内 有些PAL器件是由数个同一结构类型组成，有的则是由不同类型结构混合组成。 采用E2CMOS工艺和灵活的输出结构，有电擦写反复编程的特性。 与PAL相比，GAL的输出结构配置了可以任意组态的输出逻辑宏单元OLMC（Output Logic Macro Cell）. 通用阵列逻辑GAL GAL和PAL在结构上的区别见下图： PAL结构 GAL结构 适当地为 OLMC进行 编程，GAL 就可以在功 能上代替前 面讨论过的 PAL各种输 出类型以及 其派生类型 GAL是继PAL之后具有较高性能的PLD，和PAL相比，具有以下特点： (1) 有较高的通用性和灵活性：它的每个逻辑宏单元可以根据需要任意组态既可实现组合电路，又可实现时序电路。 (2) 100％可编程：GAL采用浮栅编程技术，使与阵列以及逻辑宏单元可以反复编程，当编程或逻辑设计有错时，可以擦除重新编程、反复修改，直到得到正确的结果，因而每个芯片可100％编程。 (3) 100%可测试：GAL的宏单元接成时序状态，可以通过测试软件对它门的状态进行预置，从而可以随意将电路置于某一状态，以缩短测试过程，保证电路在编程以后，对编程结果100％可测。 (4) 高性能的E2COMS工艺：使GAL的高速度、低功耗，编程数据可保存20年以上。正是由于这些良好的特性，使GAL器件成为数字系统设计的初期理想器件。 GAL器件仍然存在着以下问题： 时钟必须共用； 或的乘积项最多只有8个； GAL器件的规模小，达不到在单片内集成一个数字系统的要求； 尽管GAL器件有加密的功能，但随着解密技术的发展，对于这种阵列规模小的可编程逻辑器件解密已不是难题。 高密度可编程逻辑器件HDPLD原理及应用 HDPLD（High Density Programmable Logic Device）在单片芯片内可以集成成千上万个等效门，因此在单片高密度可编程逻辑器件内集成数字电路系统成为可能。 HDPLD器件在结构上仍延续GAL的结构原理，因而还是电擦写、电编程的EPLD器件。 一、在系统编程芯片EPM7128S的基本结构 在系统编程芯片EPM7128S是Altera公司生产的高密度、高性能CMOS可编程逻辑器件之一，下图是PLCC封装84端子的引脚图 它有4个直接 输入（INPUT） TMS、TDI、TDO 和TCK是在系统编 程引脚 64个I/O 引脚 下图是EPM7128S器件结构图：由8个相似的逻辑阵列块（Logic Array Block,LAB）、一个可编程内连矩阵（PIA）和多个输入/输出控制块(I/O Block)组成。 二、EPM7128S的特点 （一）高集成密度; （二）速度高、低功耗、抗噪声容限较大; （三）在系统编程能力; （四）可测试性能力; （五）线或功能; （六）异步时钟、异步清除功能; （七）单片多系统能力； （八）很强的加密能力 现场可编程门阵列FPGA 前面讨论的可编程逻辑器件基本组成部分是与阵列、或阵列和输出电路。再加上触发器则可实现时序电路 本节介绍的FPGA（Field Programmable Gate Array）不像PLD那样受结构的限制，它可以靠门与门的连接来实现任何复杂的逻辑电路，更适合实现多级逻辑功能。 新型的现场可编程门阵列FPGA。功能更加丰富，具有基本逻辑门电路、传输外部信号的输入/输出电路和可编程内连资源之外，还具有很高的密度等等。 现场可编程门阵列FPGA结构 FPGA的编程单元是基于静态存储器（SRAM）结构，从理论上讲，具有无限次重复编程的能力 下面介绍XILINX公司的XC4000E系列芯片，了解FPGA内部各个模块的功能，见下图： 可配置逻辑模 块CLB 输入/输出 模块I/OB 可编程连 线PI 编程开关 矩阵PSM 现场可编程门阵列FPGA的特点： （一）SRAM结构：可以无限次编程，但它属于易失性元件，掉电后芯片内信息丢失；通电之后，要为FPGA重新配置逻辑，FPGA配置方式有七种，请读者参考有关文献。 （二）内部连线结构：HDPLD的信号汇总于编程内连矩阵，然后分配到各个宏单元，因此信号通路固定，系统速度可以预测。而FPGA的内连线是分布在CLB周围，而且编程的种类和编程点很多，使得布线相当灵活，因此在系统速度方面低于HDPLD的速度。 （三）芯片逻辑利用率高：由