《可编程逻辑器》PPT课件

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1、第七章可编程逻辑器件目前在数字系统设计中广泛使用的可编程逻辑器件(ProgrammableLogicDevice，简称PLD)属于LSI中的半用户定制电路。由于PLD具有结构灵活、性能优越、设计简单等特点，因而在不同应用领域中受到广泛重视，是构成数字系统的理想器件。数字系统中常用的大规模集成电路可分为三大类。非定制电路(NoncustomdesignIC)全定制电路(FullcustomdesignIC)半定制电路(SemicustomdesignIC)本章知识要点☆PLD概述☆低密度PLD☆高密度PLD☆ISP技术简介7.1PLD概述PLD是70年代开始发展起来的一种新型大规模

2、集成电路。一片PLD所容纳的逻辑门可达数百、数千甚至更多，其逻辑功能可由用户编程指定。PLD特别适宜于构造小批量生产的系统，或在系统开发研制过程中使用。7.1.1PLD的发展70年代初期:第一种PLD器件-----可编程只读存储器(PROM)问世。PROM由一个“与”阵列和一个“或”阵列组成，“与”阵列是固定的，“或”阵列是可编程的；70年代中期：出现了可编程逻辑阵列(PLA)，PLA同样由一个“与”阵列和一个“或”阵列组成，但其“与”阵列和“或”阵列都是可编程的；70年代末期：出现了可编程阵列逻辑(PAL)。PAL器件的“与”阵列是可编程的，而“或”阵列是固定的，它有多种输出和

3、反馈结构，因而给逻辑设计带来了很大的灵活性。但PAL器件一般采用熔丝工艺，一旦编程后便不能改写。80年代中期:通用阵列逻辑(GAL)器件问世。GAL器件采用高速电可擦CMOS工艺，能反复擦除和改写。特别是在结构上采用了“输出逻辑宏单元”电路，使一种型号的GAL器件可以对几十种PAL器件做到全兼容。给逻辑设计者带来了更大的灵活性。90年代:产生了在系统编程(ISP)器件。ISP是指用户具有在自己设计的目标系统中或线路板上为重构逻辑而对逻辑器件进行编程或反复改写的能力。ISP器件为用户提供了传统的PLD技术无法达到的灵活性，带来了极大的时间效益和经济效益，使可编程逻辑技术发生了实质性

4、飞跃。PLD的发展和应用，简化了数字系统设计过程、降低了系统的体积和成本、提高了系统的可靠性和保密性。从根本上改变了系统设计方法，使各种逻辑功能的实现变得灵活、方便。7.1.2PLD的一般结构PLD的基本组成为一个“与”阵列和一个“或”阵列，每个或门输出都是输入的“与-或”函数。一般结构如下：在基本组成部分的基础上，附加一些其他逻辑元件，如输入缓冲器、输出寄存器、内部反馈、输出宏单元等，便可构成各种不同的PLD。87.1.3PLD的电路表示法对于PLD器件，用逻辑电路的一般表示法很难描述其内部电路。为此，对描述PLD基本结构的有关逻辑符号和规则作出了某些约定。一.与门和或门下图

5、给出了3输入与门和3输入或门的两种表示法。9二.输入缓冲器典型输入缓冲器的PLD表示法如右图所示。它的两个输出B、C是其输入A的原和反。三.连接方式PLD阵列交叉点上的三种连接方式如图(a)所示。实点“·”表示硬线连接，即固定连接；“×”表示可编程连接；没有“×”和“·”的表示两线不连接。如图(b)中的输出F=A·C。四.与门不执行任何功能时的连接表示例如图中，输出为D的与门连接了所有的输入项，其输出方程为为了方便起见，用标有“×”标记的与门输出来表示所有输入缓冲器输出全部连到某一“与”项的情况，如图中输出E。与上述相反，图中输出F表示无任何输入项与其相连，因此，该“与”项总是处

6、于“浮动”的逻辑“1”。根据PLD中阵列和输出结构的不同，常用的低密度PLD有4种主要类型：●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●通用阵列逻辑GAL下面对它们的逻辑结构及其在逻辑设计中的应用分别予以介绍。7.2低密度可编程逻辑器件7.2.1可编程只读存储器PROM一.半导体存储器的分类存储器(Memory)是数字计算机和其他数字系统中存放信息的重要部件。随着大规模集成电路的发展，半导体存储器因其具有集成度高、速度快、功耗小、价格低等优点而被广泛应用于各种数字系统中。半导体存储器按功能可分为两大类。随机存取存储器RAM(RandomAcc

7、essMemory)只读存储器ROM(ReadOnlyMemory)1.随机存取存储器RAMRAM是一种既可读又可写的存储器，故又称为读写存储器。根据制造工艺的不同，RAM又可分为双极型和MOS型两种类型。RAM的优点是读写方便，使用灵活；缺点是一旦断电，所存储的信息便会丢失，它属于易失性存储器。双极型RAM：工作速度高，但成本高、功耗大、集成度低，主要用作高速小容量存储器。MOS型RAM：功耗小、集成度高、成本低，但速度比双极型RAM低,适宜于构造大容量存储器。MOS型RAM又