《可编程器件原理》PPT课件

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1、基于EDA技术计算机组成原理课程设计电子课件主讲教师:彭玄璋E-mail:xz_peng@yahoo.com.cnTel:13826332811第一讲可编程逻辑器件PLD原理与应用数字集成电路按其用途可分为:通用集成电路（General-purposeIC)专用集成电路（Application-specificIC，简称ASIC）专用集成电路则是为特定用途而设计和制造的器件，是一种由用户定制的集成电路（CustomDesignIC），一般功能较强，规模较大。ASIC又分为全定制、半定制和定制三种。全定制和定制电路是按用户要求，专门设

2、计和生产的芯片，由于设计和试制费用高，这种电路一般只用在大批量生产的产品中。如MP3解码器、手机芯片、游戏机芯片等。1.1概述一.数字集成电路的分类二.半定制电路的种类半定制电路是先由IC制造商制成标准的半成品，再按照用户的要求对半成品进行加工，实现特定的功能。半定制电路的特点是在半成品中已集成了大量的具有一定逻辑功能的模块，但模块之间的连线不确定，按用户要求进行后加工时才确定各模块间的连接关系，从而得到所需的电路。三.PLD器件的特点1.“与＋或”电路结构。可以实现任意的逻辑函数。2.高密度。一片PLD芯片少则几百门，多则几百万门。

3、与通用器件构成的系统相比，不仅成本降低，而且可靠性大大提高。3.高速度。元件尺寸减小使寄生电容的容量大大降低，从而使器件的工作速度得以大大提高。4.高开发效率。各种PLD均有相应的开发工具给予支持，不仅可以对设计进行仿真，而且还能对高层次设计进行自动综合，从而使设计效率得到极大的提高。5.多种编程方法。既有在线可重复编程的器件，又有一次性不可逆编程的器件，扩展了器件的应用领域。四.PLD的编程方法熔丝:OneTimeProgramming(OTP)非易失性易失性------SRAMEPROME2CMOS(E2PROM/FlashMem

4、ory)五.用PLD设计数字系统的过程PLD的结构特点1.PLD的基本组成数字电路的基本结构PLD的基本结构1.2简单可编程器件(SPLD)的原理2.PLD内部电路的表示方法(1)输入缓冲器2.PLD内部电路的表示方法(1)输入缓冲器(2)与(门)阵列(3)或(门)阵列2.PLD内部电路的表示方法(1)输入缓冲器(2)与(门)阵列(4)PLD阵列图一般表示(4)PLD阵列图一般表示简化表示3.SPLD的分类二.可编程只读存储器(PROM)1.PROM的结构F1=D10W0+D11W1+D12W2+D13W3W0=A1A0,W1=A1A

5、0,W2=A1A0,W3=A1A0地址译码器等效于固定的与门阵列F0=D00W0+D01W1+D02W2+D03W3存储阵列等效于可编程或门阵列(通过Dij编程)A1A0F1F000D10D0001D11D0110D12D0211D13D03PROM的等效阵列2.用PROM实现组合逻辑函数用PROM实现逻辑函数时，输入信号从PROM的地址端加入，输出信号由PROM的数据端产生。由于PROM的与阵列固定地生成了输入变量的所有最小项，因此逻辑函数只能以最小项表达式的形式来实现.例1-1试用适当容量的PROM构成2位二进制乘法器。被乘数为A

6、1A0，乘数为B1B0，乘积为M3M2M1M0。A1A0B1B0M3M2M1M000000001001000110100010101100111100010011010101111001101111011110000000000000000000000010010001100000010010001100000001101101001M3(A1,A0,B1,B0)=∑m(15)M2(A1,A0,B1,B0)=∑m(10,11,14)M1(A1,A0,B1,B0)=∑m(6,7,9,11,13,14)M0(A1,A0,B1,B0)=∑m

7、(5,7,13,15)A1A1A0A0B1B1B0B0M3M2M1M0阵列图PROM的或阵列实际上是存储矩阵。或阵列中，每个水平线与垂直线交叉处都对应一个存储位。若某个交叉点连接起来（打上叉）则表示该位存了‘1’；若某个交叉点未连接（空白）则表示该位存了‘0’。按此办法将或阵列图还原成存储矩阵，不难发现该PROM所存数据函数值完全一致。因此，用PROM实现逻辑电路的本质就是将待实现函数的真值表存入PROM中。这种方法又称为查表法。三.可编程阵列逻辑(PLA)1.PLA的结构2.用PLA实现组合逻辑函数PLA可以实现最简与或式.与阵列和

8、或阵列均可编程.例1-2:用PLA实现上例的2位乘法器。1M3=A1A0B1B0M2=A1A0B1+A1A0B1B0M1=A1A0B1B0+A1A0B1+A1B1B0+A1A0B0M0=A0B0根据真值表，推出最简与或式