第6章可编程逻辑器件.ppt

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1、1第6章可编程逻辑器件2可编程逻辑器件简介可编程逻辑器件PLD：ProgrammableLogicDevicesASIC（面向特定用途集成电路）的一个重要分支，允许用户在相应的软硬件平台的支持下，通过编程开发出自己的芯片，并对其功能（芯片的编程内容）进行一次或多次现场更改。3主要内容6.1可编程逻辑器件PLD概述6.2应用存储器（RAM/PROM）的数字设计6.3应用可编程逻辑阵列（PLA）的数字设计6.4应用可编程阵列逻辑（PAL）和通用阵列逻辑（GAL）的数字设计6.5现场可编程门阵列（FPGA）4主要内容6.1可编程逻辑器件PLD概

2、述6.2应用存储器（RAM/PROM）的数字设计6.3应用可编程逻辑阵列（PLA）的数字设计6.4应用可编程阵列逻辑（PAL）和通用阵列逻辑（GAL）的数字设计6.5现场可编程门阵列（FPGA）56.1.1PLD的基本结构例：有两个最小项表达式F1=AB+AB,F2=AB+AB每一个输入信号都配有一个缓冲电路，使其具有足够大的驱动能力，同时产生原变量和反变量输出，形成互补信号阵列输入互补信号阵列输入6PLD中采用的与门和或门逻辑符号与-或门阵列中的行线与列线的交叉处上具有下列三种连接方式：固定连接：交叉点用圆点(·)表示，称为固定编程单元

3、。可选连接：交叉点用叉号(×)表示，称为可编程单元。不连接：无任何标记。称为断开单元。76.1.1PLD的基本结构例：有两个最小项表达式F1=AB+AB,F2=AB+AB每一个输入信号都配有一个缓冲电路，使其具有足够大的驱动能力，同时产生原变量和反变量输出，形成互补信号阵列输入互补信号阵列输入86.1.2PLD的分类以与-或阵列为主体的PLD，根据与阵列和或阵列是否可编程，分为三种基本类型：与阵列固定、或阵列可编程（20世纪70年代初）可编程只读存储器（PROM）可擦除可编程只读存储器（EPROM）与阵列和或阵列均可编程（20世纪70年代

4、）可编程逻辑阵列（PLA）与阵列可编程、或阵列固定20世纪70年末：可编程阵列逻辑（PAL）80年代中期：通用阵列逻辑（GAL）9PROM阵列结构举例10简化画法11PLA阵列结构举例12PAL和GAL的阵列结构举例13除上述三类PLD外，目前常用的PLD还有高密度可编程逻辑器件HDPLD及现场可编程门阵列FPGA。146.1.3PLD的编程单元（1）熔丝和反熔丝结构（PROM结构）（2）可擦除可编程结构（EPROM结构）（3）静态随机存储器结构（SRAM结构）15（1）熔丝和反熔丝结构这类结构的编程单元只能编程一次。熔丝式编程单元在编程

5、产生的脉冲电流作用下使熔丝烧断，形成断路。反熔丝式编程单元与此相反，它在编程脉冲电流作用下使连接点电阻变小，形成短路。16熔丝式编程单元由一个双极型晶体管T及连接在发射极上的一条熔丝组成当熔丝上通以足够大的电流脉冲时，熔丝将被烧断。所谓编程，就是根据需要将相应行列交叉处的编程单元中的熔丝烧断，利用熔丝的断与不断，便可存储信息“0”或“1”。17熔丝式编程单元组成的或阵列18示例要实现下列三个逻辑函数110001截止熔丝已烧断，高电位Vcc无法传输到F1，故F1=0熔丝未烧断，故高电位Vcc可传输到F2,F3，故F2=F3=1。导通实现了上

6、式的要求19（2）可擦除可编程结构这类结构的编程单元允许多次编程采用浮栅MOS管的可编程单元可通过编程产生的负电压使连接点“接通”（形成导电沟道），也可通过紫外线照射使连接点“断开”（消除导电沟道）。另一种可擦除编程结构称为EEPROM，它是一种采用电擦除的可编程单元。20（3）静态随机存储器结构这类结构的编程单元采用随机读写的触发器，可根据需要使其置“1”或置“0”。SRAM在掉电后将丢失所存储的信息，称为易失性编程单元。前两类（PROM和EPROM）则是非易失性编程单元，掉电后不会丢失所存储的信息。21主要内容6.1可编程逻辑器件PL

7、D概述6.2应用存储器（RAM/PROM）的数字设计6.3应用可编程逻辑阵列（PLA）的数字设计6.4应用可编程阵列逻辑（PAL）和通用阵列逻辑（GAL）的数字设计6.5现场可编程门阵列（FPGA）6.2.1存储器的组成与分类存储器：按地址存取数据存储器的组成：(1)存储体(2)地址缓冲和译码器(3)读写数据缓冲器22随机存取存储器RAM组成23（1）存储体存储器核心由许多存储单元构成，每个单元又由若干个可记忆0或1的存储元件组成。因此，每个存储单元可存放若干位二进制数，称为一个字。每个存储单元按其空间位置都有一个固定的编号，称为存储单元

8、的地址。24（2）地址缓冲和译码器接收外部送来的地址码，并对它们进行译码，输出译码信号。译码信号选中相应的存储单元，使该单元中的数据读出或写入。25（3）读写数据缓冲器传输读出或写入数据从存储