第9章可编程逻辑器件(h).pptVIP

* * 数字电子技术基础实用教程 ☆内容提要☆ PLD的特点 FPLA和GAL的结构、工作原理及应用 FPGA的结构、工作原理及应用 双 语 对 照 可编程逻辑阵列 Programmable Logic Array(PLA) 通用阵列逻辑 Generic Array Logic（GAL） 在系统可编程 In System Programming（ISP）可擦除可编程逻辑器件 Erasable PLD（EPLD） 现场可编程门阵列 Field Programmable Gate Array(FPGA) 复杂可编程器件 Complex Programmable Device（CPLD） 单片可编程系统 System on Programmable Chip（SoPC） 逻辑宏单元结构 OLMC—Output Logic Macro Cell 双 语 对 照 9.1 可编程逻辑器件PLD概述 多次编程器件：允许对编程后的芯片进行擦除、再编程。适用于开发研制阶段或小批量产品。 可编程逻辑器件 PLD ( Programmable Logic Device): 一种半用户定制集成电路。即设计者能将自己设计的逻辑功能配置到其中，特别适合产品开发期内使用。 按编程的方式分类： 一次性编程器件：只允许对器件编程一次，编程后不得修改。特点是集成度和可靠性高，适用于小批量产品； FPGA：现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array） 用静态存储器（SRAM）存储配置信息。更高密度、更高速度，逻辑规模极大。不存在擦除问题，但断电后信息会丢失。需在上电时从片外 ROM 读入逻辑配置信息。 按配置信息存储方式分类： CPLD：复杂可编程逻辑器件（Complex PLD） 用EEROM存储配置信息。高密度、高速度、低功耗，能反复多次电擦除编程，价格低廉，但逻辑规模不及FPGA； (Programmable Logic Device)是一种大规模集成电路芯片，它可以根据用户的实际要求，由用户或集成电路厂商对其进行编程，从而制造符合用户要求的专用电路，是一种半定制的器件，可以做成ASIC芯片 1、PLD器件特点 Application Specific Integrated Circuit 在系统中采用PLD器件，具有如下优点： 功能集成度高； 系统设计时间大大缩短； 设计灵活。 速度快 2、PLD 器件的分类 具有在系统可编程的特点(isp) 低密度（少于1000门） 高密度（大于 1000门以上） FPGA CPLD（与阵列可编程） PROM(或阵列可编程) PLA(或阵列可编程) PAL(与、或阵列均可编程) GAL(与阵列可编程) 生产可编程逻辑器件的主要厂家以及主要产品： ALTERA，AMD，LATTICE，XILINX等。 ALTERA (MAX5000/7000系列，Flex 10k系列)； AMD (MACH 1/2/3/4系列)； LATTICE (PLSI/ISP LSI1000/2000/3000); XILINX XC4000系列 3、PLD开发环境 PLD的开发系统由硬件和软件两部分组成： 新一代的在系统可编程（ISP）器件的编程不需要使用专门的编程器，只要将计算机运行产生的编程数据直接写入PLD就可以了。 硬件部分：计算机和专门的编程器。 软件部分：各种编程软件。 4、 PLD的基本结构 输入功能: 输入缓冲 器 产生输入变量 的原变量和反 变量 A A A 组成 功能 表示方法 与阵列： 与门阵列 产生输入变量 的与项(乘积项) 硬连接方式： ，固定连接，不可编程。 软连接方式： ，通过编程实现。 A A B B P=0 A A B B P=0 A B C D P 或阵列： 或门阵列 将与阵列输出的乘积项有选择的进行或运算，形成与或式，实现函数 输出功 能： 三态门 寄存器 产生输出信号，提供反馈信号 组成 功能 表示方法 A B C D P A EN A 8.2、可编程阵列逻辑PAL PAL是较早的一种可编程逻辑器件。采用双极型工艺制作，熔丝编程方式。由可编程的与阵列、固定的或阵列和输出电路构成。 I1 I2 I3 Y1 Y2 1、PAL的基本结构 若要用PAL实现逻辑函数： 则编程后的PAL为： I1 I2 I3 Y1 Y2 除了前面的专用输出结构，PAL还有可编程I/O输出结构；寄存器输出结构；异或输出结构 I1 I2 I/O1 I/O2 可编程I/O输出结构 寄存器输出结构 I2 I3 D Q Q D Q Q CLK OE Q1 Q2 2、PLA的基本结构与应用 可编程逻辑阵列PLA由可编程的“