《可编程逻辑器》PPT课件(I)

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1、“EDA应用技术”课程清华大学出版社焦素敏主编第1章EDA概述第2章可编程逻辑器件第3章EDA设计流程与开发工具第4章VHDL硬件描述语言“EDA应用技术”目录返回第5章VHDL程序设计基础第二章可编程逻辑器件2.4在系统可编程逻辑器件2.1概述2.2简单PLD2.3CPLD和FPGA返回2.1概述2.1.1可编程逻辑器件的发展历程2.1.2可编程逻辑器件的分类2.1.3PLD的基本结构返回2.1可编程逻辑器件PLD概述可编程逻辑器件（ProgrammableLogicDevice,简称PLD）是一种由用户根据自己要求来构造逻辑功能的数字集成电路。和具有固定逻辑功能的74系列数字电路

2、不同，PLD本身没有确定的逻辑功能，就如同一张白纸或是一堆积木，要由用户利用计算机辅助设计，即用原理图或硬件描述语言（HDL）的方法来表示设计思想，经过编译和仿真，生成相应的目标文件，再由编程器或下载电缆将设计文件配置到目标器件中，这时可编程器件（PLD）就可以作为满足用户要求的专用集成电路使用了，同时还可以利用PLD的可重复编程能力，随时修改器件的逻辑功能，而无须改变硬件电路。2.1.1PLD的发展历程PROM是始于1970年出现第一块可编程逻辑器件PLD（ProgrammableLogicDevice），随后可编程逻辑器件又陆续出现了PLA、PAL、GAL、EPLD及现阶段的CP

3、LD和FPGA等。可编程逻辑器件的出现，不仅改变了传统的数字系统设计方法，而且促进了EDA技术的高速发展。EDA技术是以计算机为工具，代替人去完成数字系统设计中各种复杂的逻辑综合、布局布线和设计仿真等工作。设计者只需用硬件描述语言完成对系统功能的描述，就可以由计算机软件自行完成处理，得到设计结果。利用EDA工具进行设计，可以极大地提高设计的效率。常见的PLD有PROM、PAL、GAL、PLA、FPGA等。目前对PLD的分类没有统一的标准，一种器件往往具有多种特征，并不能严格的分类。本节介绍几种常用的分类方法。1.按集成密度分类：PROM（可编程只读存储器）包括EPROM、EEROM。

4、PLA（可编程逻辑阵列）PAL（可编程阵列逻辑）GAL（通用阵列逻辑）2.1.2可编程逻辑器件（PLD）的分类2.1.1可编程逻辑器件的分类可编程逻辑器件的密度分类低密度可编程逻辑器件(LDPLD)高密度可编程逻辑器件(HDPLD)可编程逻辑器件(PLD)PROMPLAPALGALEPLDCPLDFPGA可编程逻辑器件从集成密度上可分为低密度可编程逻辑器件LDPLD和高密度可编程逻辑器件HDPLD两类。LDPLD通常是指早期发展起来的、集成密度小于700门/片左右的PLD如ROM、PLA、PAL和GAL等。HDPLD包括可擦除可编程逻辑器件EPLD（ErasableProgramma

5、bleLogicDevice）、复杂可编程逻辑器件CPLD（ComplexPLD）和FPGA三种，其集成密度大于700门/片。如Altera公司的EPM9560，其密度为12000门/片，Lattice公司的pLSI/ispLSI3320为14000门/片等。目前集成度最高的HDPLD可达25万门/片以上。2.按编程方式分类可编程逻辑器件的编程方式分为两类：一次性编程OTP（OneTimeProgrammable）器件和可多次编程MTP（ManyTimeProgrammable）器件。OTP器件是属于一次性使用的器件，只允许用户对器件编程一次，编程后不能修改，其优点是可靠性与集成度高

6、，抗干扰性强。MTP器件是属于可多次重复使用的器件，允许用户对其进行多次编程、修改或设计，特别适合于系统样机的研制和初级设计者的使用。根据各种可编程元件的结构及编程方式，可编程逻辑器件通常又可以分为四类：①采用一次性编程的熔丝（Fuse）或反熔丝（Antifuse）元件的可编程器件，如PROM、PAL和EPLD等。②采用紫外线擦除、电可编程元件，即采用EPROM、UVCMOS工艺结构的可多次编程器件。③采用电擦除、电可编程元件。其中一种是E2PROM，另一种是采用快闪存储器单元（FlashMemory）结构的可多次编程器件。④基于静态存储器SRAM结构的可多次编程器件。目前多数FPG

7、A是基于SRAM结构的可编程器件。3.按结构特点分类PLD按结构特点分为阵列型PLD和现场可编程门阵列型FPGA两大类。阵列型PLD的基本结构由与阵列和或阵列组成。简单PLD（如PROM、PLA、PAL和GAL等）、EPLD和CPLD都属于阵列型PLD。现场可编程门阵列型FPGA具有门阵列的结构形式，它有许多可编程单元（或称逻辑功能块）排成阵列组成，称为单元型PLD。4.按颗粒度分类小颗粒度简单的PLD中等颗粒度FPGA大颗粒度CPLDPLD逻辑模块与元器