第二章PLD硬件特性

《第二章PLD硬件特性》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、可编程逻辑器件（ProgrammableLogicDevice）PLD是70年代发展起来的一种数字逻辑集成器件，是大规模集成电路技术发展和计算机辅助设计的产物，是一种半定制的集成电路。结合EDA技术可以快速方便地构建数字电路系统。CPLD和FPGA是两大类大规模可编程逻辑器件。是EDA技术的对象。学习ASIC技术，掌握可编程逻辑器件的设计方法，已成为现代电子系统设计人员必须具备的基本技能之一。数字电路系统都是由基本逻辑门来构成,由基本门电路可以构成两类数字电路。组合逻辑电路，输出是当前输入状态的函数。时序逻辑电路，输出是前一状态和当前输入的函数含

2、有存储元件。基本逻辑门电路有多种，比如与门，非门，或门，传输门，与非门，或非门等等。事实上不是所有的基本门电路都是需要的，任何组合逻辑函数都可以化简成“与-或”表达式，即任何组合电路都可以用“与门-或门”二级电路实现。同样任何时序逻辑电路都可以由组合电路加上存储元件即“锁存器、触发器”构成。PLD器件就是基于这一点提出的可编程电路结构，即乘积项逻辑可编程结构，如上图。PLD概述“与-或”结构组成的PLD器件的功能比较简单。ROM存储电路是一种给出地址信号得到输出数据，存储单元存储的信息不同，地址单元输出的数据就不同，这也是一种输入输出逻辑关系，是

3、通过给地址“查表”来实现的。多个查表构成查表阵列，即可编程门阵列(ProgrammableGateArray)乘积项可编程结构和查表可编程结构分别是CPLD和FPGA的基本工作原理。PROM(ProgrammableReadOnlyMemory)PAL(ProgrammableLogicArray)PAL(PAL(ProgrammableArrayLogic)可重复编程的GAL(GenericArayLogic)EPLD：大规模PLD可编程逻辑器件的发展情况，大体可以分为六个发展阶段：（1）20世纪70年代初，熔丝编程的可编程只读存储器PROM和

4、可编程逻辑阵列PLA是最早的可编程逻辑器件。（2）20世纪70年代末，对PLA器件进行了改进，AMD公司推出了可编程阵列逻辑。（3）20世纪80年代初，Lattice公司发明了电可擦写的、比PAL器件使用更灵活的通用可编程阵列逻辑GAL。（4）20世纪80年代中期，Xilinx公司提出了现场可编程的概念，同时生产出了世界上第一个FPGA器件。（5）20世纪80年代末，Lattice公司又提出了在系统可编程的概念，即ISP技术，并且推出了一系列的具备在系统可编程能力的CPLD器件。（6）进入20世纪90年代以后，集成电路技术进入到飞速发展的时期。并

5、且出现了内嵌复杂功能块（如加法器、乘法器、RAM、PLLCPU核、DSP核等）的FPGA（7）进入21世纪，集成电路的规模和集成度有巨大的进步，利用FPGA可方便实现SOPC（SystemOnaProgrammableChip）。可编程逻辑器件种类多，各PLD供应商都提供有自身特点的PLD器件1、按照集成度来区分不同PLD器件低级程度：可用逻辑门数在500门以下PROM,PAL,PLA,GAL高集成度：CPLD，FPGA都属于复杂PLD2、从结构上分类乘积项结构器件：其基本结构为“与—或阵列”的器件，大部分简单PLD和CPLD都属于这个范畴。查找

6、表结构器件：基本结构类似于“门阵列”的器件，它由简单的查找表组成可编程逻辑门，再构成阵列形式，FPGA器件都属于这种器件。1、编程即根据设计熔丝图文件烧断对应熔丝2、通过击穿漏层使两点之间导通3、较高的编程电压，紫外光擦除5、SRAM查表结构，大多数FPGA采用，编程信息由SRAM保存断电丢失需上电重新配置。6、可多次编程断电不丢失编程信息习惯上把掉电后重新上电后能保持编程逻辑的是CPLD否则为FPGA简单PLD，结构上由简单的“与-或”门阵列和输入输出单元组成。简单的PLD有：PROM,PLA,PAL,GAL等先熟悉下常用的逻辑电路符号EDA软

7、件中原理图一般用“常用符号”描述PLD结构特殊，逻辑门符号用一种约定的符号来简化图表示PLD内部输入缓冲电路，互补结构图2-6是PLD中的与阵列简化图，表示可以选择ABCD中任一组或者全部输入与门，形象的表示与阵列，具体硬件实现时与门可能根本不存在。图2-7是或阵列简化图形表示。阵列关系中交叉线表示两线未连接，黑点表示固定连接，交叉点打叉表示该点可编程，它的连接可以编程改变。可编程只读存储器，除了做存储器外，还可以做PLD用一个ROM器件主要由地址译码部分，ROM单元阵列和输出缓冲部分构成。从可编程逻辑器件的角度来分析PROM这些式子都可以看做逻

8、辑与运算，也就是可以把地址译码部分看做是一个与阵列对于存储单元阵列的输出，可以用下列逻辑关系来表示。显然可以认为上式是一个或阵列，与上面