6-可编程逻辑器件概述

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1、第六章可编程逻辑器件PLD(数字)参考资料：http://www.pld.com.cn/可编程器件中文网站6.1PLD器件(ProgrammableLogicDevice)的基础知识6.1.1发展历史集成电路从上世纪60年代开始，经历了小规模SSI、中规模MSI、大规模LSI到目前的超大规模集成VLSI，单个芯片上可以制作几百万个晶体管的一个完整的数字系统或数模混合的电子系统。它的迅速发展已经改变了电子技术的面貌，并且对一系列科学技术，甚至人们的日常生活产生了很大的影响从逻辑功能上将数字集成电路分成：通用型，专用型和可编程器件通用型：逻辑功能比

2、较简单，而且固定不变。由于它们在组成复杂的数字系统时经常要用到，所以这些器件有很强的通用性。如：74系列TTL中小规模集成电路。专用型(ASIC)：ApplicationSpecificIntegratedCircuit用户定制的集成电路（如：电视机中的专用芯片），集成度高。可编程逻辑器件PLD:逻辑功能可由用户设计修改，集成度较高。⑴从理论上讲，用这些通用的中小规模集成电路可以实现任何复杂的数字系统。但若设计成一片大规模集成电路，则不仅能减小电路的体积，重量，功耗，而且会使电路的可靠性大为提高。⑵在生产批量小的情况下，设计制造ASIC电路不仅

3、成本高，设计制造周期长。批量大时，生产成本低。⑶可编程逻辑器件PLD：解决了上述的矛盾。是作为一种通用器件来生产的，但它的逻辑功能是由用户通过对器件编程来设定的。特别适合于科研和小批量生产。PLD/FPGA是近几年集成电路中发展最快的产品。什么原因使PLD发展如此之快？这主要是依赖通信和网络产品市场的飞速发展，而这一领域是PLD最大的应用市场。熟悉通信和网络的人一定知道这里用的是协议，而通信协议好像海鲜价钱，说变就变。PLD正是发挥了它现场可编程的特点、绕过定制集成电路的复杂环节，极大地缩短了新品上市时间、提高了设计和使用的灵活性。因为通信和网

4、络产品利润高，也因为PLD器件工艺复杂，因此PLD一直被认为是只能应用于高档产品。如通信产品和专业图象处理设备。但是随着半导体工艺的发展，PLD芯片的成本已越来越低，甚至已经可以和ASIC芯片和标准集成电路相互竞争，这使得PLD的应用领域不断扩大，反过来，这又进一步加速了PLD产品的发展。可编程逻辑器件依然是集成电路中最具活力和前途的产业。6.1.2PLD器件的分类PLD是可编程逻辑器件的总称。自上世纪80年代以来，PLD器件发展非常迅速，目前生产和使用的PLD产品主要有：简单的低密度PLD(几百个门以下)①现场可编程逻辑阵列FPLA(Fiel

5、dProgrammableLogicArray)②可编程阵列逻辑PAL(ProgrammableArrayLogic)③通用阵列逻辑GAL(GenericArrayLogic)注：以上3种低密度的器件，目前只有GAL还被经常使用。低密度的器件一般采用专用编程器烧写；而复杂的高密度PLD(几千个门以上)都采用在系统编程ISP技术。④可擦除的可编程逻辑器件EPLD(ErasableProgrammableLogicDevice，Altera公司)⑤现场可编程门阵列FPGA(FieldProgrammableGateArray)①复杂可编程逻辑器件C

6、PLD(ComplexProgrammableLogicDevice)注：以上3种高密度的器件。②电可编程模拟电路EPAC(ElectricallyProgrammableAnalogCircuit)注：作为替代试验电路板的方案推出的可编程模拟系统。面向设计工程师，才刚刚起步，发展潜力相当广阔。6.1.3.可编程逻辑器件的几个关键技术的发明简介(1).PAL是上世纪70年代末期MMI公司率先推出的一种可编程器件。它采用双极型工艺制作，熔断丝编程方式。缺点：功耗较大，只能编程一次。是OTP产品(OneTimeProgrammable)。(2).G

7、AL器件1985年由美国Lattice公司首先推出，是可多次电擦写的可编程器件。特点：采用E2CMOS工艺，可电擦除后多次编程。采用可编程与或阵列（乘积项）实现不同逻辑；输出端采用了可编程的输出逻辑宏单元(OLMC)结构，可以设置成不同的工作状态。实现了PAL器件的所有的各种输出工作模式，增强了器件的通用型。可以认为GAL是CPLD的早期产品。(3).在系统可编程ISP技术(InSystemProgrammable)技术：Lattice公司发明。编程时不需要用专用的编程器，芯片也不需要从板上取下，直接在板上进行烧写编程。对于引脚众多的贴片型器件

8、必须采用这种技术！(4).Xinlix公司发明了基于查找表技术实现逻辑功能的FPGA，其输出端也是采用可编程的输出逻辑宏单元(OLMC)结构。(5).