第二章_PLD硬件特性与编程技术.ppt

? 徐州师范大学物理与电子工程学院　陈斯　chensism@126.com 电子设计自动化 第2章 FPGA与CPLD的结构原理 陈斯 chensism@126.comWhat’s the PLD? 可编程逻辑器件 Programmable Logic Devices 基本PLD器件的原理结构图 PLD的分类 1.按集成度(PLD)分类 PLD的分类 2.按结构分类 乘积项结构器件 查找表结构器件 3.从编程工艺上划分 1．熔丝(Fuse)型器件。 2．反熔丝(Anti-fuse)型器件。 3．EPROM型。称为紫外线擦除电可编程逻辑器件。 4．EEPROM型。 5．SRAM型。 6．Flash型。 常用逻辑门符号与现有国标符号的对照 2.2 简单PLD结构原理 电路符号表示 PLD的互补缓冲器 PLD的互补输入 PLD中与阵列表示 PLD中或阵列的表示 阵列线连接表示 电路符号表示 PROM 与阵列（不可编程） 或阵列（可编程） 其逻辑函数是： 例：用PROM实现以下逻辑函数： 解： 1 ≥1 Y0 Y1 Y2 A B C 1 1 ≥1 ≥1 ABC ABC ABC ABC 对于大多数逻辑函数而言，并不需要使用全部最小项，造成浪费 PROM表达的PLD图阵列 用PROM完成半加器逻辑阵列 PROM PLA PLA逻辑阵列示意图 PLA特点:与阵列、或阵列都是可编程的，不使用的最小项不占用存储容量。 与阵列存放的不是最小项，而是与项。 例：用PLA实现逻辑函数 1 ≥1 Y0 Y1 Y2 A B C 1 1 ≥1 ≥1 ABC ABC ABC ABC ABC PLA PLA与 PROM的比较 PAL Programmable Array Logic 与阵列可编程，或阵列固定 图2-15 PAL结构 图2-16 PAL的常用表示 GAL GAL即通用阵列逻辑器件，首次在PLD上采用了EEPROM工艺，使得GAL具有电可擦除重复编程的特点，彻底解决了熔丝型可编程器件的一次可编程问题。 GAL Generic Array Logic 通用阵列逻辑 与阵列可编程，或阵列固定 GAL器件与PAL器件的区别在于用可编程的输出逻辑宏单元（OLMC）代替固定的或阵列。可以实现时序电路。 各种 PLD结构特点 CPLD结构与工作原理 FPGA的结构与工作原理 Field Programmable Gate Array 现场可编程门阵列 PLD，CPLD FPGA FPGA的结构与工作原理 查找表 FPGA查找表单元 FPGA查找表单元内部结构 采用这种结构的PLD芯片我们也可以称之为FPGA：如altera的ACEX,APEX系列,xilinx的Spartan,Virtex系列等。 什么是查找表? 查找表（Look-Up-Table)简称为LUT，LUT本质上就是一个RAM。目前FPGA中多使用4输入的LUT，所以每一个LUT可以看成一个有4位地址线的16x1的RAM。当用户通过原理图或HDL语言描述了一个逻辑电路以后，PLD/FPGA开发软件会自动计算逻辑电路的所有可能的结果，并把结果事先写入RAM,这样，每输入一个信号进行逻辑运算就等于输入一个地址进行查表，找出地址对应的内容，然后输出即可。 例：4输入与门 a? ? ? ? b? ? ? ? c? ? ? ? d? ? ? ? y0? ? ? ? 0? ? ? ? 0? ? ? ? 0? ? ? ? 00? ? ? ? 0? ? ? ? 0? ? ? ? 1? ? ? ? 00? ? ? ? 0? ? ? ? 1? ? ? ? 0? ? ? ? 00? ? ? ? 0? ? ? ? 1? ? ? ? 1? ? ? ? 00? ? ? ? 1? ? ? ? 0? ? ? ? 0? ? ? ? 00? ? ? ? 1? ? ? ? 0? ? ? ? 1? ? ? ? 00? ? ? ? 1? ? ? ? 1? ? ? ? 0? ? ? ? 00? ? ? ? 1? ? ? ? 1? ? ? ? 1? ? ? ? 01? ? ? ? 0? ? ? ? 0? ? ? ? 0? ? ? ? 01? ? ? ? 0? ? ? ? 0? ? ? ? 1? ? ? ? 01? ? ? ? 0? ? ? ? 1? ? ? ? 0? ? ? ? 01? ? ? ? 0? ? ? ? 1? ? ? ? 1? ? ? ? 01? ? ? ? 1? ? ? ? 0? ? ? ? 0