资源描述：
《可编程逻辑器件课件》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6章可编程逻辑器件6.1概述6.2可编程逻辑器件(PLD)的表示方法和基本结构6.3可编程只读存储器(PROM)6.4可编程逻辑阵列(PLA)6.5可编程阵列逻辑(PAL)6.6通用阵列逻辑(GAL)6.7早期可编程逻辑器件的应用6.8现场可编程门阵列(FPGA)6.9复杂可编程逻辑器件(CPLD)6.1概述1.标准集成电路标准集成电路是指那些逻辑功能固定的集成电路。它具有很强的通用性,其电路的电气指标、封装等在国内外均已标准化,并印有公开发行的用户手册,供大家选用。SSI、MSI、LSI以及VLSI中那些完成基本功能和通用功能的集成电路,如与非门、异或门、触发器、加
2、法器、乘法器、各类存储器以及通用寄存器堆等,都属于标准集成电路。当我们采用标准集成电路设计逻辑电路系统时,需要进行选片、系统设计和连线等方面的工作。虽然标准集成电路品种繁多,发展也很快,但用户只能在已生产的集成电路品种中选择,所以在改进和调试系统时需要修改印制版,从而使研制周期变长、成本增加。同时,采用标准集成电路的逻辑电路系统存在集成度低,可靠性、维护性差等缺点。图6―1数字集成电路分类2.微处理器微处理器主要指通用的微处理机芯片。如Z80、8080、80386、80486、M6800、M68000等。这类器件的功能由汇编语言或高级语言编写的程序来确定,也就是说，其结
3、构由用户自己设置,故具有一定的灵活性。但该器件应用时需要用户设计专门的接口电路,且速度低,所以它很难与其他类型的器件直接配合。目前除用作CPU外,多用于实时处理系统。3.专用集成电路(ASIC)ASIC是指那些专门为某些用户设计的集成电路。当然,这种芯片不再具有通用性。专用集成电路又称用户定制电路，它可分成全定制电路（FullCustomCircuit）和半定制电路（SemiCustomCircuit）。全定制电路:集成电路生产厂家完全按照用户的要求,从晶体管级开始设计,充分利用设计者本人和前人的经验,力求做到管芯面积最小、工作速度最快、功耗最小和各项电气指标符合用户的
4、要求。这种电路设计和制造方法的优点是:电路性能高,保密性好,占用体积小。其缺点是:成本高,设计和试制周期长。半定制电路:是指在设计和生产过程中的某些部分,例如门阵列法中的门阵列母片、标准单元法中的库单元、可编程逻辑器件中的全功能芯片等,可以“预先加工”和“预先设计”乃至“预先制作”好,并可为所有用户选用。而另外一些部分,如版图的布局、布线和它所形成的版图只能符合特定用户的要求,不能共享。也就是说,只有一部分设计是按用户要求定做的,故称为半定制电路。这种电路在一定程度上既可满足用户“定制”要求,又能做到设计周期短、成本低。本章讨论的可编程逻辑器件（Programmable
5、LogicDevices,简称PLD）具有标准集成电路和半定制电路二者的特征。一方面,它的全功能集成电路块和标准集成电路一样,不同的生产厂家可以生产相同结构和品种的电路,并印有统一的用户手册,用户可以根据自己的需求来挑选不同的品种。另一方面,用户买到这种集成电路后不能马上使用,要根据自己的电路设计进行编程,再用专门的编程器将他们“烧制”成需要的电路。因此,从工厂生产、设计和销售的角度来看,它属于标准集成电路,从用户要作设计和“烧制”的角度来看,则又属于半定制电路。6.2可编程逻辑器件(PLD)的表示方法和 基本结构可编程逻辑器件(PLD)PLD指一个集成电路群的集合名称
6、，它包括了PAL、GAL、EPLD、PLS、EPGA等，统称作PLD。但有的公司把自己生产的一个具体的品种也称为PLD，则该公司的PLD被包括在我们介绍的PLD之中，是其中的一种器件。异军突起,以设计制造周期短、成本低、可靠性高和保密性好等优点被越来越多的人们所接受,成为电子系统中广泛采用的器件。根据可编程逻辑器件问世的时间,我们把PROM、PLA、PAL和GAL称为早期的可编程逻辑器件,把CPLD及FPGA称为近代的可编程逻辑器件。也有人把它们分别称为低密度PLD和高密度PLD。PLD产品种类很多,由于本书篇幅所限,本章仅介绍PROM、PLA、PAL、GAL、FPGA
7、及CPLD等可编程逻辑器件的表示方法、基本电路结构及其基本应用。具体编程、开发应用请参考有关书籍。典型的PLD器件一般都是由与阵列、或阵列,起缓冲驱动作用的输入逻辑和输出逻辑组成,其通用结构框图如图6―2所示。其中,每个输出数据都是输入的与或函数。与阵列的输入线和或阵列的输出线都排成阵列结构,每个交叉处用逻辑器件或熔丝连接起来。逻辑编程的物理实现,一般都是通过熔丝或PN结的熔断和连接,或者对浮栅的充电和放电来实现的。图6―2PLD器件通用结构框图6.2.1可编程逻辑器件(PLD)的表示方法由于PLD器件的阵列连接规模十分庞大,为了便于了解
