可编程逻辑器1

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1、第八章可编程逻辑器件内容提要1.介绍各种可编程逻辑器件的结构、工作原理和使用方法2.可编程逻辑器件的编程方法和在系统可编程技术的介绍18.1概述1．集成电路的分类：按集成度分:SSI：器件级（门电路、触发器等）MSI：部件级（计数器、移位寄存器等）LSI：系统级（含控制器的电子系统）VLSI：复杂系统级(大容量Memory、微处理器等)28.1概述按处理信号分：模拟IC（A/D，D/A，放大，滤波等功能）数字IC（组合电路，时序电路，数字系统）综合性IC（即数模混合,SOC,嵌入式系统等)按通用性、使用量分：通用IC:存贮器、微处理器等专用IC(ASI

2、C):全定制ASIC、半定制ASIC、可编程ASIC38.1概述可编程ASICSPLD(简单PLD):PAL、GAL、PALCE等CPLD(复杂PLD)：ispLsI1000、MACH5系列、XC9000系列、MAX7000、MAX9000系列等FPGA(现场可编程门阵列)：XC4000/5000系列、FLEX8000系列FLEX10K、FLEX20K系列等48.1概述集成度情况：Lattice：ispLSI6000系列，集成度达到25000个等效PLD门,320个宏单元Altera：MAX9000系列,24000个等效PLD门,1024个宏单元Alt

3、era：FLEX10K25025万个等效PLD门XiLinx：两年前推出的FPGA×CV1000可达到100万个等效PLD门。58.1概述①理论上采用通用型的中小规模IC可以组成任何复杂的数字系统,但体积大而笨重、功耗大，可靠性差。②为某种专门用途而设计的集成电路叫做专用集成电路，即ASIC，通常把所设计的系统做成一片大规模集成电路，故体积小、功耗低、重量轻、可靠性高。68.1概述③可编程逻辑器件的逻辑功能由用户对器件编程来设定，以前用户在计算机上使用编程软件编写逻辑功能，然后通过编程器下载到器件上。新一代的在系统可编程器件，编程时不需要使用专门的编程

4、器，只要将计算机运行产生的编程数据直接写入PLD就行了。这样就使普通的用户设计复杂的系统成为现实（以前是不可能的）。78.1概述2．PLD的电路表示法（1）基本门电路的PLD表示法：1）固定连接、不可改变的“硬线连接单元”2）可通过编程接通的“被编程接通单元”3）可通过编程断开的“被编程擦除单元”4）互补输出的缓冲器,见图8.1.1(d)。5）三态输出的缓冲器，见图8.1.1(e)。6）与门的PLD表示，详见图8.1.1(a),A、B、C、D称为输入项,P＝ABD称为乘积项。图8.1.1(b)中P=088.1概述7）或门的PLD表示详见图8.1.1(c

5、),Y=P1+P3+P48）与阵列、或阵列的PLD表示如图8.2.1所示。（2）PLD由两种基本的门阵列——与门阵列和或门阵列以及相关器件组成，如图8.2.1所示。98.1概述图8.1.1PLD电路中门电路的惯用画法（a）与门（b）输出恒等于0的与门（c）或门（d）互补输出的缓冲器（e）三态输出的缓冲器10*8.2现场可编程逻辑阵列(FPLA）FPLA由可编程的与逻辑阵列和可编程的或逻辑阵列以及输出缓冲器组成。如图8.2.1所示。图中的与逻辑阵列最多可以产生8个可编程的乘积项，或逻辑阵列最多能产生4个组合逻辑函数。时序逻辑型FPLA见图8.2.3。11

6、*8.2现场可编程逻辑阵列(FPLA）图8.2.1FPLA的基本电路结构可产生8个可编程的乘积项可产生4个组合函数(即4个与或式)12*8.2现场可编程逻辑阵列(FPLA）图8.2.3时序逻辑型FPLA的电路结构138.3可编程阵列逻辑（PAL）采用双极型工艺制作，熔丝编程方式。PAL由可编程的与逻辑阵列、固定的或逻辑阵列和输出电路三部分组成。通过对与阵列编程可以获得不同形式的组合逻辑函数。有些PAL器件的输出电路中设置有触发器和从触发器输出到与阵列的反馈线，故可利用这种PAL器件组成各种时序电路。（392页）148.3.1PAL的基本电路结构PAL器

7、件中最简单的一种电路结构形式见图8.3.1，它仅包含一个可编程的与逻辑阵列和一个固定的或阵列。编程原理：在尚未编程之前，与阵列的所有交叉点上均有熔丝接通。编程将有用的熔丝保留，将无用的熔丝熔断，即得到所需的电路。详见P393图8.3.2例子。158.3.1PAL的基本电路结构图8.3.1PAL器件的基本电路结构168.3.1PAL的基本电路结构图8.3.2编程后的PAL电路178.3.1PAL的基本电路结构目前常见的PAL器件中，输入变量最多的可达20个，与逻辑阵列乘积项最多的有80个，或逻辑阵列输出端最多的有10个，每个或门输入端最多的达16个。在许

8、多型号的PAL器件中还增加了各种形式的输出电路，以扩展电路的功能和增加使用的灵活性。188.3