第6章 可编程逻辑器件68087

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1、8/4/20211第6章可编程逻辑器件•本章概要：本章介绍PLA、PAL、GAL、CPLD、EPLD和FPGA等各种类型可编程逻辑器件的电路结构、工作原理和使用方法，并介绍可编程逻辑器件的编程方法。•知识要点：（1）可编程逻辑器件的分类。（2）可编程逻辑器件的结构及特性。（3）可编程逻辑器件的编程方法。PLD的发展历程1、20世纪70年代，熔丝编程的PROM和PLA器件是最早的可编程逻辑器件。2、20世纪70年代末，对PLA进行了改进，AMD公司推出了PAL器件。3、20世纪80年代初，Lattice公司发明

2、电可擦写的、比PAL使用更灵活的GAL器件。4、20世纪80年代中期，Xilinx公司推出现场可编程概念，同时生产出了世界上第一片FPGA器件。同一时期，Altera公司推出了EPLD器件，较GAL器件有更高的集成度，可以用紫外线或电擦出。5、20世纪80年代末，Lattice公司推出了一系列具备在系统可编程能力的CPLD器件，将可编程器件的性能和应用技术推向了一个全新的高度。6、20世纪90年代后，可编程逻辑集成电路技术进入飞速发展时期。8/4/202128/4/202136.1可编程逻辑器件的基本原理PR

3、OM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CPLD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

4、设计的效率。8/4/202146.1.1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)PROMPLAPALGALEPLDCPLDFPGA8/4/202151．按集成密度分类a、低密度可编程逻辑器件LDPLD。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。b、高密度可编程逻辑器件HDPLD两类。HDPLD包括可擦除可编程逻辑器件EPLD（ErasableProgr

5、ammableLogicDevice）、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。8/4/202162.按编程方式分类可编程逻辑器件的编程方式分为两类：a、一次性编程OTP（OneTimeProgrammable）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，

6、编程后不能修改，其优点是可靠性与集成度高，抗干扰性强。b、可多次编程MTP（ManyTimeProgrammable）器件。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。8/4/20217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

7、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FPGA是基于SRAM结构的可编程器件。8/4/202183.按结构特点分类a、阵列型PLD：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。b、现场可编程门阵列型FPGA：现场可编程门阵列型FPGA具有门阵列的结构形式，它有许多

8、可编程单元（或称逻辑功能块）排成阵列组成，称为单元型PLD。6.1.2阵列型PLD阵列型PLD包括PROM、PLA、PAL、GAL、EPLD和CPLD。1、简单PLD的基本结构PLD缓冲器的表示法8/4/20219PLD是输入、输出缓冲器都采用了互补输出结构。AAAPLD的与门表示法8/4/2021108/4/202111PLD的或门表示法8/4/202112PLD中与门的简略表示法8/4/2021