第七章 可编程逻辑器件pld

《第七章 可编程逻辑器件pld》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第七章可编程逻辑器件PLD简介§7-1可编程逻辑器件PLD概述§7-2可编程逻辑器件PLD的基本单元§7-3可编程只读存储PROM和可编程逻辑阵列PLA§7-4可编程逻辑器件PAL和通用逻辑阵列GAL§7-5高密度可编程逻辑器件HDPLD原理及应用§7-6现场可编程门阵列FPGA§7-7随机存取存储器（SRAM）小结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半定制标准单元（StandardCell）门阵列（GateArray）可编程

2、逻辑器件（ProgrammableLogicDevice，PLD）近年来PLD从芯片密度、速度等方面发展迅速，已成为一个重要分支。MAX7128S专用集成电路（简称ASIC）系统放在一个芯片内用户定制集成电路ASIC全定制（FullCustomDesignIC厂商直接做出。如：表芯厂商做出半成品半定制（Semi-CustomDesignIC）§7-1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ROM、PROM、PLA、PAL、GAL、EPLD和FPGA等，它门组成基本相似。一、PLD的

3、基本结构与门阵列或门阵列乘积项和项PLD主体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输出既可以是低电平有效，又可以是高电平有效。可由或阵列直接输出，构成组合；通过寄存器输出，构成时序方式输出。可直接输出也可反馈到输入二、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F1=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

4、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。注：F=1将导致关断其它乘积项的输出。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）三、PLD的分类（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HDPLD1.与固定、或编程：与阵列全固定，即全译码；ROM和PROMPLD基本结构大致相同，根据与或阵列是否可编程分为三类：2.与、或全编程：代表器件是PLA（ProgrammableLogi

5、cArray），下图给出了PLA的阵列结构，在PLD中，它的灵活性最高。由于与或阵列均能编程的特点，在实现函数时，只需形成所需的乘积项，使阵列规模比PROM小得多。3.与编程、或固定：代表器件PAL（ProgrammableArrayLogic）和GAL（GenericArrayLogic）。，这种结构中，或阵列固定若干个乘积项输出，见下图。四、PLD的性能特点采用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倍到十几倍，2.增强逻辑设计的灵活性：

6、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。3.缩短设计周期：由于有可编程特性，用PLD设计一个系统所需时间比传统方式大为缩短。各种PLD的结构特点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：某些PLD器件，如GAL或高密度可编程逻辑器件本身具有加密功能。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，有效地防止逻辑系统被抄袭。5.

7、降低系统成本：由于PLD集成度高，测试与装配的量大大减少，避免了改变逻辑带来的重新设计和修改，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和印制板数量，增加了平均寿命,减少相互间的连线，提高抗干扰能力，从而增加了系统的可靠性。五、用PLD实现逻辑电路的方法与过程用可编程逻辑器件来设计电路需要相应的开发软件平台和编程器，可编程逻辑器件开发软件和相应的编程器多种多样。可编程逻辑器件设计电路过程如下图所示电路方设案计设计输入优化电路选择器件编程器时件序功检能查特别是一些较高级的软件平台，一个系

8、统除了方案设计和输入电路外，其它功能都可用编程软件自动完成。§7-2可编程逻辑器件PLD的基本单元编程单元：PLD中用来存放数据的基本单元非易失性有多种编程单元，其特点为掉电后信息不会丢失，它一般用于只读存储器ROM。易失性单元：这种基本单元采用的是静态随机存储器（SRAM）结构，其特点为掉电以后信息就要丢失，现场可编程门阵列（FPGA）采用这种编程单元。非