复杂可编程逻辑器件-与非网.PPT

 1．基本结构 PLD的基本结构如图5.1所示。它由输入缓冲、与阵列、或阵列和输出结构等四部分组成。其中输入缓冲电路可以产生输入变量的原变量和反变量，与阵列由与门构成用来产生乘积项，或阵列由或门构成用来产生乘积项之和形式的函数。输出结构相对于不同的PLD有所不同，有些是组合输出结构，可产生组合电路，有些是时序输出结构，可形成时序电路。输出信号还可通过内部通路反馈到与阵列的输入端。  由于历史的原因，可编程逻辑器件的分类没有一个统一的标准。按其结构的复杂程度及性能的不同。可编程逻辑器件一般可分为四种：SPLD、CPLD、FPGA及ISP器件。 1．简单可编程逻辑器件（SPLD） 简单可编程逻辑器件SPLD（Simple Programmable Logic Device）是可编程逻辑器件的早期产品。最早出现在20世纪70年代，主要是可编程只读存储器（PROM）、可编程逻辑阵列（PLA）、可编程阵列逻辑（PAL）及通用阵列逻辑（GAL）器件等。简单PLD的典型结构是由与阵列及或阵列组成的，能有效实现以“乘积和”为形式的布尔逻辑函数。 5．1．2 PLD的分类 2．复杂可编程逻辑器件（CPLD） 复杂可编程逻辑器件CPLD（Complex Programmable Logic Device）出现在20世纪80年代末期。其结构上不同于早期SPLD的逻辑门编程，而是采用基于乘积项技术和E2PROM（或Flash）工艺的逻辑块编程，不但能实现各种时序逻辑控制，更适合做复杂的组合逻辑电路。如Altera公司的MAX系列，Lattice公司的大部分产品，Xilinx公司的XC9500系列等。 5．2 复杂可编程逻辑器件（CPLD） 复杂可编程器件CPLD是随着用户对可编程器件的集成度要求不断提高的形式下发展起来的，其基本结构与PAL/GAL相仿，是基于与或阵列的乘积项结构，但集成度要高得多。CPLD大都是由E2PROM和Flash工艺制造的，可反复编程，一上电就可以工作，无须其他芯片配合。采用这种结构的商用CPLD的芯片较多，其性能也各有特点. Altera 公司是全球最大的CPLD和FPGA供应商之一，它的PLD器件和开发软件在国内应用的非常广泛，本节将以Altera 公司应用较为广泛的MAX7000系列器件为例来介绍CPLD的基本结构和原理。 5．2 复杂可编程逻辑器件（CPLD） 2．MAX7000系列器件的结构 MAX7000CPLD的总体结构及外引脚如图所示 5．3 现场可编程门阵列（FPGA） 每个FLEX10K器件包含一个实现存储和专用逻辑功能的嵌入阵列和一个实现一般逻辑的逻辑阵列。 嵌入阵列由一系列嵌入阵列块EAB构成。实现存储功能时，每个EAB提供2048bit,可用来完成RAM、ROM、双口RAM或者FIFO功能。实现逻辑功能时，每个EAB可提供100到600门以实现复杂的逻辑功能，如实现乘法器、微控制器、状态机和数字信号处理功能。EAB可以单独使用或多个EAB联合使用以实现更强的功能。 5．3 现场可编程门阵列（FPGA） 表5.3四输入与门LUT 5．3 现场可编程门阵列（FPGA） 由于LUT主要适合SRAM工艺生产，所以目前大部分FPGA都是基于SRAM工艺的，而SRAM工艺的芯片在掉电后信息就会丢失，一定需要外加一片专用配置芯片，在上电的时候。由这个专用配置芯片把数据加载到FPGA中，然后FPGA就可以正常工作，由于配置时间很短，不会影响系统正常工作。也有少数FPGA采用反熔丝或Flash工艺，对这种FPGA，就不需要外加专用的配置芯片。 5．4 在系统可编程模拟器件（ispPAC） ispPAC是1999 年11 月由美国Lattice 公司推 出 的 在 系 统 可 编 程 模 拟 电 路 (In-System Programmability Programmable Analog Circuits)，从而 翻 开 了 模 拟 电 路 设 计 方 法 的 新 篇 章 。 为 电 子 设 计 自 动 化 (EDA) 技 术 的 应 用 开 拓 了 更 广 阔 的 前 景 。 与 数 字 的 在 系 统 可 编 程 大 规 模 集 成 电 路 (ispLSI) 一 样 ， 在 系 统 可 编 程 模 拟 器 件 允 许 设 计 者 使 用 开 发 软 件 在 计 算 机 中 设 计、 修 改 模 拟 电 路 ， 进 行 电 路 特 性 模 拟 ， 最 后 通 过 编 程