可编程逻辑器件基础67003

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1、第一章可编程逻辑器件基础概述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，后来发展到采用现场片和用户片。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

2、(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。可编程逻辑器件基础低密度的PLD器件的基本框图如图1.1所示，它由输入缓冲、与阵列、或阵列、输出缓冲等四部分功能电路组成。根据与门阵列、或门阵列和输出结构的不同，低密度的PLD可分为四种基本类型：PROM，FPLA，PAL，GAL。数据输入输入缓冲与阵列或阵列输出缓冲数据输出{}....图1.1PLD的基本框图说明一．PLD的基本结构可编程逻辑器件基础1．连接硬线连接断开连接接通

3、连接.二．PLD的有关逻辑约定可编程逻辑器件基础二．PLD的有关逻辑约定2．缓冲器A{输入{B=AC=A＿输出可编程逻辑器件基础二．PLD的有关逻辑约定ABCDPLD的表示法ADBC表达式为:D=ABC3．与门传统表示法可编程逻辑器件基础4．或门D=A+B+CABCD...表达式为:二．PLD的有关逻辑约定可编程逻辑器件基础例题1DABB_A_ABDB_A_D=AABB=0__简化表示表达式为：可编程逻辑器件基础________.分析:O1=ABO2=ABO3=0O=O1+O2=AB+AB=AOB=AOB+例题2ABOO1O3O2可编程逻辑器件基础可编程

4、逻辑器件的发展70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。可编程逻辑器件的发展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

5、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。PLD的分类及特点PROM----可编程存储器PLA----可

6、编程逻辑阵列PAL----可编程阵列逻辑GAL----通用可编程阵列逻辑FPGA----现场可编程门阵列ispLSI----在系统可编程大规模集成电路PLDPLD的分类及特点只读存储器(ROM)有掩模式ROM，PROM，EPROM，E2PROM，EAROM，FLASH等形式，是非易失性存储器。这类存储器可靠性高，一般用来存放固定的程序或数据。现场可编程逻辑阵列(FPLA)的与阵列和或阵列均可编程，可以实现组合逻辑和时序逻辑。可编程阵列逻辑(PAL)的结构和FPLA相似，也由与阵列及或阵列两部分组成，其中与阵列可编程，或阵列固定。通用阵列逻辑(GAL)是8

7、0年代中期在PAL的基础上发展起来的器件，GAL器件是一种电擦除的可编程器件，特别适合于研制开发阶段使用。PLD的分类及特点现场可编程门阵列(FPGA)是90年代中后期发展起来的一种可编程的大规模集成器件，它既有门阵列的结构和性能，又具有现场可编程的特点，而且可以反复地擦除和重新编程，适用于ASIC的研制。FPGA的体系结构核心是可组态的逻辑块。PLD器件自20世纪70年代发明以来，从熔丝型到光擦除型；到80年代又发展成为点擦除型；到90年代则进一步发展成为在系统编程型。在系统编程（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

8、器件进行编程或反复改写的能力。ISP为用户提供了传统的PLD技术无法达到的灵活性