第八章可编程逻辑器件PLD.pptx

《第八章可编程逻辑器件PLD.pptx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、第八章可编程逻辑器件本章的重点：1.PLD的基本特征，分类以及每种类型的特点；2.用PLD设计逻辑电路的过程和需要用的开发工具。本章的重点在于介绍PLD的特点和应用，PLD内部的详细结构和工作过程不是教学重点。本章的难点：在本章的重点内容中基本没有难点。但在讲授PLD开发工具时，如能与实验课配合，结合本校实验室配备的开发工具讲解更好。1第八章可编程逻辑器件第一节可编程逻辑器件PLD概述第二节可编程逻辑阵列PLA（略）第三节可编程阵列逻辑(PAL)第四节通用阵列逻辑(GAL)第五节可擦除可编程逻辑器件（EPLD

2、）第六节现场可编程门阵列（FPGA）概述2概述目前集成电路分为通用型和专用型两大类。通用集成电路：如前面讲过的SSI，MSI，PIO，CPU等。特点：1.可实现予定制的逻辑功能，但功能相对简单；2.构成复杂系统时，功耗大、可靠性差，灵活性差。专用型集成电路（ASIC）分为定制型和半定制型。特点：（一）定制型：由用户提出功能，交工厂生产。其特点是1.体积小、功耗低、可靠性高,2.批量小时成本高，设计制造周期长。（二）半定制型：是厂家作为通用产品生产，而逻辑功能由用户自行编程设计的ASIC芯片。如可编程逻辑器件（

3、PLD）。其特点是1.用户可编程，可加密，因此使用方便；2.组成的系统体积小，功耗低，可靠性高，集成度高；3.适合批量生产。3.用户不可编程。一、数字集成电路按逻辑功能分类31.PLD是实现电子设计自动化的硬件基础：基于芯片的设计方法可编程器件芯片设计电路板的设计电子系统传统电子系统设计方法固定功能元件电路板的设计电子系统EDA是“基于芯片的设计方法”：传统的数字系统设计方法是“固定功能集成块+连线”，见图。二、电子设计自动化（EDA－ElectronicDesignAutomation）简介当然，仅有硬件还

4、不够，还要有EDA软件。本章只介绍硬件。42.基于PLD设计流程基于可编程逻辑器件设计分为三个步骤：设计输入、设计实现、编程。其设计流程如下图。器件编程功能仿真设计输入原理图硬件描述语言设计实现优化合并、映射布局、布线器件测试时序仿真设计实现：生成下载所需的各种文件。器件编程：即“下载”和“配置”，即将编程数据放到具体的可编程器件中。53.用PLD设计数字系统的特点采用PLD设计数字系统和中小规模相比具有如下特点：（1）减小系统体积：单片PLD有很高的密度，可容纳中小规模集成电路的几片到十几片。（低密度PLD

5、小于700门/片，高密度PLD每片达数万门，最高达25万门）。（2）增强逻辑设计的灵活性：使用PLD器件设计的系统，可以不受标准系列器件在逻辑功能上的限制；用户可随时修改。(3)缩短设计周期：由于可完全由用户编程，用PLD设计一个系统所需时间比传统方式大为缩短；6(4)提高系统处理速度：用PLD与或两级结构实现任何逻辑功能，比用中小规模器件所需的逻辑级数少。这不仅简化了系统设计，而且减少了级间延迟，提高了系统的处理速度；(7)系统具有加密功能：多数PLD器件，如GAL或高密度可编程逻辑器件，本身具有加密功能。

6、设计者在设计时选中加密项，可编程逻辑器件就被加密。器件的逻辑功能无法被读出，有效地防止电路被抄袭。(5)降低系统成本：由于PLD集成度高，测试与装配的量大大减少。PLD可多次编程，这就使多次改变逻辑设计简单易行，从而有效地降低了成本；(6)提高系统的可靠性：用PLD器件设计的系统减少了芯片数量和印制板面积，减少相互间的连线，增加了平均寿命,提高抗干扰能力，从而增加了系统的可靠性；7第一节可编程逻辑器件PLD概述PLD是70年代发展起来的新型逻辑器件，相继出现了PROM、FPLA、PAL、GAL、EPLD和FP

7、GA及iSP等。前四种属于低密度PLD，后三种属高密度PLD。一、PLD的基本结构PLD主体与门阵列或门阵列乘积项和项输入电路输入信号互补输入输出电路输出函数反馈输入信号可直接输出也可反馈到输入它们组成结构基本相似：8ABCDF2F2=B+C+DABCDF1二、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固定连接编程连接F1=A•B•C×PLD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。9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.也可简单地在对应的与

8、门中画叉，因此E=D=0。3.乘积项与任何输入信号都没有接通，相当与门输出为1。10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）11三、PLD的结构类型（1）与固定、或编程：PROM（2）与或全编程：FPLA（3）与编程、或固定：PAL、GAL、EPLD、FPGA1.与固定、或编程：（PROM）PLD基本结构大致相同，根据与或阵列是否可编程分为