第9章可编程逻辑器件(PLD).pptx

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1、第9章可编程逻辑器件（PLD）可编程逻辑器件PLD概述可编程逻辑器件PLD的基本单元可编程只读存储PROM和可编程逻辑阵列PLA可编程逻辑PAL和通用逻辑阵列GAL高密度可编程逻辑器件HDPLD原理及应用现场可编程门阵列FPGA随机存取存储器（SRAM）是由编程来确定其逻辑功能的器件，ProgrammableLogicalDevice，简称PLD。是大规模集成电路技术的飞速发展与CAD、CAM和CAT相结合的一种产物,是数字逻辑电路向着超高集成度、超低功耗、超小型封装和专用化方向发展并采用“阵列逻辑”技术生产的器件。是数字系统设计的主要硬件基础。9-1可编程

2、逻辑器件PLD概述PLD是70年代发展起来的新型逻辑器件，相继出现了ROM、PROM、PLA、PAL、GAL和FPGA等，它们组成基本相似。一、PLD的基本结构与阵列或阵列乘积项和项PLD主体输入控制电路输入信号互补输入输出控制电路输出函数反馈输入信号通过三态门、寄存器直接输出或反馈至输入端二、可编程逻辑器件的基本结构PLD的基本结构图输入电路与阵列输出电路或阵列输入项乘积项或项输入输出一、可编程逻辑器件的基本结构输入缓冲电路用以产生输入变量的原变量和反变量，并提供足够的驱动能力。输入缓冲电路(a)一般画法(b)PLD中的习惯画法(a)(b)AAAAAA由多

3、个多输入与门组成，用以产生输入变量的各乘积项。例如CABCCABBAW7=ABCABCW0=与阵列PLD的基本结构图输入电路与阵列输出电路或阵列输入项乘积项或项输入输出一、可编程逻辑器件的基本结构由多个多输入与门组成，用以产生输入变量的各乘积项。PLD的基本结构图输入电路与阵列输出电路或阵列输入项乘积项或项输入输出CABCCABBAW7=ABCABCW0=●●●●●●与阵列的PLD习惯画法一、可编程逻辑器件的基本结构由图可得Y1=ABC+ABC+ABCY2=ABC+ABCY3=ABC+ABC例如ABC●●●Y3Y2Y1●●●●●●●●●●●●●与阵列或阵列P

4、LD的基本结构图输入电路与阵列输出电路或阵列输入项乘积项或项输入输出由多个多输入或门组成，用以产生或项，即将输入的某些乘积项相加。一、可编程逻辑器件的基本结构由PLD结构可知，从输出端可得到输入变量的乘积项之和，因此可实现任何组合逻辑函数。再配以触发器，就可实现时序逻辑函数。PLD的基本结构图输入电路与阵列输出电路或阵列输入项乘积项或项输入输出PLD的输出电路因器件的不同而有所不同，但总体可分为固定输出和可组态输出两大类。一、可编程逻辑器件的基本结构二、PLD的逻辑符号表示方法1.输入缓冲器表示方法AAA2.与门和或门的表示方法ABCDF1固定连接编程连接F

5、1=A•B•CABCDF2F2=B+C+DPLD具有较大的与或阵列，逻辑图的画法与传统的画法有所不同下图列出了连接的三种特殊情况:1.输入全编程，输出为0。2.也可简单地对应的与门中画叉，因此E=D。3.乘积项与任何输入信号都没有接通，相当与门输出为1。下图给出最简单的PROM电路图，右图是左图的简化形式。实现的函数为：固定连接点（与）编程连接点（或）PLD器件中连接的习惯画法固定连接可编程连接断开连接PLD中与门和或门的习惯画法(a)(b)YCABCBAACBYYYCBA≥1通常简称HDPLDFPGA主要优点：速度快，实现数据处理能力强；阵列型HDPLD主

6、要优点：容量大，实现逻辑控制的能力强。低密度PLD高密度PLD(即HighDensityPLD，简称HDPLD)阵列型HDPLD现场可编程门阵列HDPLD集成度>1000门的PLD称为HDPLD(一)按集成密度分类FieldProgrammableGateArray，简称FPGA。PROM、PLA、PAL和GAL均属低密度PLD。三、可编程逻辑器件的类型ISP器件由于密度和性能持续提高，价格持续降低，开发工具不断完善，因此正得到越来越广泛的应用。在系统可编程逻辑器件普通PLD普通PLD需要使用编程器进行编程，而ISP器件不需要编程器。(二)按编程方式分类即

7、In-SystemProgrammablePLD(简称ispPLD)(三)按可编程部位分类类型与阵列或阵列输出电路PROM(即可编程ROM)固定可编程固定PLA(即ProgrammableLogicArray，可编程逻辑阵列)可编程可编程固定PAL(即ProgrammableArrayLogic，可编程阵列逻辑)可编程固定固定GAL(即GeneticArrayLogic，通用阵列逻辑)可编程固定可组态PROM、PAL和GAL只有一种阵列可编程，称为半场可编程逻辑器件，PLA的与阵列和或阵列均可编程，称为全场可编程逻辑器件。目前多用GAL。因为GAL可重复编

8、程、工作速度高、价格低、具有强大的编程工具和软件支撑