《可编程逻辑器件》PPT课件

《《可编程逻辑器件》PPT课件》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、中国水利水电出版社数字电子技术（第二版）第7章可编程逻辑器件学习要点了解简单可编程逻辑器件的构造和工作原理掌握用PROM和PLA实现组合逻辑函数的方法了解高密度可编程逻辑器件的构造及应用7.1简单可编程逻辑器件7.2高密度可编程逻辑器件7.3PLD开发工具Max+plusⅡ第7章可编程逻辑器件7.1简单可编程逻辑器件7.1.1PLD的结构、分类和内部电路表示方法PLD的基本结构PLD内部电路的简化画法SPLD的分类7.1.2PROM及其应用PROM的阵列结构例用PROM实现下列一组函数用PROM实现组合逻辑函数的方法与ROM相同，即首先列出要实现的逻辑函数的真值表，然后再根据真值表画出用P

2、ROM实现这些逻辑函数的阵列图。真值表阵列图7.1.3PLA及其应用PLA的阵列结构用PLA实现逻辑函数的基本原理是基于函数的最简与或表达式，故首先需要将逻辑函数化为最简与或表达式，然后根据最简与或表达式画出PLA的阵列图。例用PLA实现下列一组函数化简阵列图7.1.4PAL及其应用PAL的阵列结构专用输出结构可编程I/O结构带反馈的寄存器结构异或型输出结构例如图所示为用PAL实现的一组组合逻辑函数，试写出该组逻辑函数的表达式。解根据如图所示PAL与阵列的编程情况可知，函数Y3是由4个与项相加组成的，这4个与项分别为ABC、BCD、ACD和ABD，所以函数Y3的表达式为：同理，函数Y2是由

3、3个与项、和相加组成的，函数Y1是由2个与项和相加组成的，函数Y0是由个与项AB和相加组成的，所以：7.1.5GALGAL器件在制造工艺上采用了EECMOS工艺，可以反复编程，且集成度比PAL有了较大的提高，其与阵列的规模大大超过了PAL，每个或门的输入端数增加到8～10个，可实现较为复杂的逻辑函数。在结构上，GAL不但直接继承了PAL器件的由一个可编程与阵列驱动一个固定或阵列的结构，而且还具有可编程的输出逻辑宏单元（简称OLMC）。通过对OLMC编程，可实现多种形式的输出，使用起来比PAL更加灵活方便。GAL16V8中OLMC的结构7.2高密度可编程逻辑器件CPLD基本上沿用了GAL的阵

4、列结构，在一个器件内集成了多个类似GAL的大模块，大模块之间通过一个可编程集中布线区连接起来。在GAL中只有一部分引脚是可编程的（OLMC），其他引脚都是固定的输入脚。而在CPLD中，所有的信号引脚都可编程，既可做输入，又可做输出，故称为I/O脚。7.2.1CPLD如图所示给出了一个典型CPLD的内部结构框图。总布线区（GRP）是一个二维的开关阵列，负责将输入信号送入通用逻辑模块，并提供通用逻辑模块之间的连接通路。在GRP两侧各有一个巨模块，每个巨模块含8个通用逻辑模块（GLB）、一个输出布线区（ORP）、一组输入总线和16个输入/输出模块（IOC）。7.2.2FPGAFPGA是由普通的门

5、阵列（需在制造厂加工，又称为掩膜门阵列）发展而来的，其结构与CPLD大不相同，其内部含有成千上万个较小的逻辑单元，所以在布局上呈二维分布。要将如此众多的逻辑单元连接起来，需要丰富的连线资源，其布线的难度和复杂性较高。Xilinx公司的XC系列FPGA器件由可编程输入/输出模块（简称IOB）、可编程逻辑模块（简称CLB）和可编程连线资源（简称PI）3种可编程逻辑单元组成。XC系列FPGA的内部结构框图可编程输入/输出模块（I/OB）XC系列FPGA的CLB结构XC系列FPGA的PI连接方式7.2.3CPLD/FPGA的编程技术在系统编程技术ISP：ISP技术采用EECMOS工艺，其编程数据存

6、储在EEPROM中，通过电信号擦写，无需专用的编程器就可编程，可预先将器件安装在电路板上，预留编程口（插座），用微机通过编程电缆就可以在线对器件编程，使用非常方便。ISP技术采取了在信号引脚上增加三态门和增加编程接口与控制电路两项措施来实现在系统编程。在线配置技术ICR：ICR技术采用SRAM工艺，在线写入，无需专用的写入器。由于SRAM所存信息掉电时无法保存，因此每次通电都必须重新写入编程数据，这类FPGA的编程称为配置。由于SRAM的写入次数没有限制，因此可无穷多次的配置。FPGA有多种在线配置方式可分成被动配置和主动配置两类。反熔丝编程技术：反熔丝开关是由在多晶硅与扩散层之间夹有特殊

7、介质的可编程低阻元件构成的开关。未编程时多晶硅与扩散层呈高阻状态；在多晶硅和扩散层两端加上编程电压时介质击穿，多晶硅与扩散层导通。由于介质一旦被击穿就无法还原，所以这是一种一次性编程方法。7.3PLD开发工具MAX+plusⅡ7.3.1PLD的设计过程设计输入：将所设计的电路以开发软件要求的某种形式表达出来，并输入到相应的软件中。主要包括原理图输入方式、硬件描述语言输入方式、高级设计输入方式、波形设计输入方式、层次设计输