大学数字电路第10章 可编程逻辑器件

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1、第10章可编程逻辑器件210.1PLD概述210.2PLD的基本结构310.3PLD的表示方法410.4PLD的分类410.4.1按集成度分类410.4.2按编程方法分类410.5可编程逻辑阵列（PLA）510.6可编程阵列逻辑（PAL）510.7通用阵列逻辑（GAL）510.8现场可编程门阵列（FPGA）1210.8.1FPGA的基本结构1210.8.2FPGA的GLB和IOB1210.8.3FPGA的IR1210.9在系统可编程逻辑器件（ISP-PLD）1210.9.1低密度ISP-PLD1210.9.2高密度ISP-PLD1210.10HDPLD

2、器件应用举例12习题26第27页共27页内容提要本章介绍了可编程逻辑器件（PLD）的概念、开发流程、基本结构、表示方法、分类，简单介绍了可编程逻辑阵列（PLA）和可编程阵列逻辑（PAL）的内部结构及其工作原理，分别以GAL16V8、XilinxXC2000系列、LatticeispLSI1016为例，详细介绍了通用阵列逻辑（GAL）、现场可编程门阵列（FPGA）、在系统可编程逻辑器件（ISP-PLD）的内部结构及其工作原理，并对用CUPL软件开发GAL器件、用MAX+PLUSⅡ软件开发HDPLD器件的过程作了详细说明。第10章可编程逻辑器件10.1PL

3、D概述可编程逻辑器件PLD(ProgrammableLogicDevice)是20世纪70年代发展起来的一种新型数字逻辑器件，是现代设计数字系统的基础之一。前面各章介绍的74系列、4000系列等MSI、SSI器件，如各种门电路、译码器、触发器、计数器等，它们所实现的逻辑功能是完全确定的，属于通用器件，任何数字系统都可使用，其产量高、价格低。PLD是一种半成品的、通用型逻辑器件，其内部包含有丰富的逻辑部件（如各种门电路、开关、触发器等）和连线，但各逻辑部件相互不连接或局部连接，因此出厂时，PLD完成的逻辑功能并未完全确定，用户可通过配置器件内部逻辑部件的

4、互连关系、分配PLD管脚的用途，即所谓的编程，实现多种逻辑功能。很明显，同一种PLD器件，其内部逻辑部件的互连关系不同、引脚的分配方案不同，实现的逻辑功能也不同，给使用者带来了极大的方便。对PLD的开发是借助PLD开发软件、计算机（如工作站、PC机）、编程器（或编程电缆）等软、硬件完成的，先把要实现的逻辑电路用原理图、状态机、逻辑表达式、硬件描述语言等方法输入；然后经过编译，即将用户输入的设计描述，转换成PLD能接受的文件格式（即所谓的目标文件），且对输入的设计具有逻辑优化、设计综合、检错、纠错等能力；再经过仿真，电路的逻辑功能和电路性能都符合要求后；

5、最后计算机把目标文件经编程器或下载电缆写入PLD，完成PLD内部资源的互连、PLD管脚的分配，这一过程称为编程，有时也称之为下载（DownLoad）、烧写。编程后，PLD便成为一片具有特定逻辑功能的集成电路或一个完整的数字系统。PLD的开发流程如图10.1所示。图10.1.1PLD的开发流程示意图目标文件有多种格式，如：编程器目标文件(.POF)、SRAM目标文件(.SOF)、JEDEC文件(.JED)、十六进制(Intel格式)文件(.HEX)、Tabular文本文件(.TTF)、串行位流文件(.SBF)等。比较常用的是JEDEC格式文件，它是由电子

6、器件工程联合会（JointElectronicDeviceEngineeringCouncil，简称JEDEC）制定的一种PLD数据交换格式，它以ASCII第27页共27页码的形式传送熔丝图（FastMap）、测试、标识和注释信息，现已成为PLD开发软件与编程器之间的一种标准格式。PLD开发软件种类很多，通用的开发软件如：LogicalDevices公司的CUPL软件、DataI/O公司的ABEL软件，能开发多家制造商生产的器件；专用的开发软件如：Xilinx公司的Fundation软件、Altera公司的MAX+PLUSⅡ软件、Lattice公司的I

7、SPSynarioSystem软件，通常这些软件只能开发本公司生产的器件。目前的一种趋势是，EDA软件公司开发通用的PLD开发软件，完成设计输入、模拟验证、编程等功能，器件制造商只研制适合自身器件要求的编译或转换程序。编程器的种类也很多，有专用和通用之分，通用的编程器如：Xeltek公司的SUPERPRO系列编程器，可适用于E(E)PROM，SeriesE(E)PROM，FLASH；Microcontrollers（如：INTEL公司的8751H、8796BH等）；PLD器件（如各种PAL、GAL器件、XILINX公司的XC7372-68PL(159)

8、等CPLD器件、Lattice公司的ispLSI1016-44PL(60)、ispLSI103