数字电子技术基础第8章可编程逻辑器件.pptx

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1、8.1可编程逻辑器件PLD概述8.2可编程只读存储PROM和可编程逻辑阵列PLA8.3可编程逻辑器件PAL和通用逻辑阵列GAL第八章可编程逻辑器件连接线与点增多抗干扰下降传统的逻辑系统，当规模增大时（SSIMSI)焊点多，可靠性下降系统规模增加成本升高功耗增加占用空间扩大从逻辑器件的功能和使用方法看，最初的逻辑器件全部采用标准通用片，后来发展到采用用户片和现场片。通用片的功能是器件厂制造时定死的，用户只能拿来使用而不能改变其内部功能。通用片有门、触发器、多路开关、加法器、寄存器、计数器、译码器等逻辑器件和随机读写存储器件。用户片是完全按用户要求设计的VLSI

2、器件。它对用户来讲是优化的，但是设计周期长，设计费用高，通用性低，销售量少。用户片一般称为专用集成电路(ASIC)，但是它也向通用方向发展。    由于通用片和全用户片的使用范围有限，20世纪70年代以后陆续出现了用户可在现场更改其内容(功能)的现场片，如EPROM，FPLA，PAL，GAL，FPGA等一类可编程逻辑器件，通称为PLD器件。它们规整通用，适合采用高集成度技术，因此，在数字系统中得到了迅速的应用。半定制标准单元（StandardCell）门阵列（GateArray）可编程逻辑器件（ProgrammableLogicDevice，PLD）近年来P

3、LD从芯片密度、速度等方面发展迅速，已成为一个重要分支。专用集成电路（简称ASIC）ApplicationSpecificIntegratedCircuit系统放在一个芯片内ASIC全定制（FullCustomDesignIC)半定制（Semi-CustomDesignIC）MAX7128S8.1可编程逻辑器件PLD概述8.2可编程只读存储PROM和可编程逻辑阵列PLA8.3可编程逻辑器件PAL和通用逻辑阵列GAL第八章可编程逻辑器件PLD的基本结构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PLD是70年代发展起来的新型逻辑

4、器件，是一种通用大规模集成电路，用于LSI和VLSI设计中，采用软件和硬件相结合的方法设计所需功能的数字系统。相继出现了ROM、PROM、PLA、PAL、GAL、EPLD和FPGA等，它们组成基本相似。可编程逻辑器件PLD的发展历程70年代80年代90年代PROM和PLA器件FPLA和PAL器件GAL器件FPGA器件EPLD器件CPLD器件内嵌复杂功能模块的可编程片上系统SoPC70年代初期的PLD主要是可编程只读存储器(PROM)和可编程逻辑阵列(PLA)。在PROM中，与门阵列是固定的，或门阵列是可编程的；器件采用熔断丝工艺，一次性编程使用。70年代末期的

5、PLD出现了可编程阵列逻辑(PAL)器件。在PAL器件中，与门阵列是可编程的，或门阵列是固定连接的，它有多种输出和反馈结构，为数字逻辑设计带来了一定的灵活性。但PAL仍采用熔断丝工艺，一次性编程使用。80年代中期的PLD通用阵列逻辑(GAL)器件问世，并取代了PAL。GAL器件是在PAL器件基础上发展起来的新一代器件。和PAL一样，它的与门阵列是可编程的，或门阵列是固定的。但由于采用了高速电可擦CMOS工艺，可以反复擦除和改写，很适宜于样机的研制。它具有CMOS低功耗特性，且速度可以与TTL可编程器件相比。特别是在结构上采用了“输出逻辑宏单元”电路，为用户提供

6、了逻辑设计和使用上的较大灵活性。80年代中后期的PLD80年代后期问世的FPGA(现场可编程门阵列)器件，FPGA属于较高密度的PLD器件。    FPGA的基本结构有两类：一类是在PAL基础上加以改进和扩展形成的；另一类是逻辑单元型，逻辑单元之间是互联阵列。这些资源可由用户编程。90年代的SoPCSystem-on-a-Programmable-Chip，即可编程片上系统。  用可编程逻辑技术把整个系统放到一块硅片上，称作SOPC。可编程片上系统（SOPC）是一种特殊的嵌入式系统：首先它是片上系统（SOC），即由单个芯片完成整个系统的主要逻辑功能；其次，

7、它是可编程系统，具有灵活的设计方式，可裁减、可扩充、可升级，并具备软硬件在系统可编程的功能。SOPC是PLD和ASIC技术融合的结果，被称为“半导体产业的未来”。可编程逻辑器件的分类按集成度(PLD)分类:根据有无寄存功能：可编程组合逻辑器件可编程时序逻辑器件按内部电路组成：PLA（可编程逻辑阵列）PGA（可编程门阵列）按编程方式：熔丝编程光擦编程电擦编程在线编程（1）与固定、或编程：ROM和PROM（2）与或全编程：PLA（3）与编程、或固定：PAL、GAL和HDPLD(高密度PLD）PLD基本结构大致相同，根据与或阵列是否可编程分为三类：PLDPROM-

8、---可编程存储器PLA----可编程