《可编程逻辑器件》PPT课件

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1、第8章可编程逻辑器件一、目的与要求：掌握可编程逻辑器件的功能特点和分类方法掌握可编程逻辑器件的应用二、教学内容：可编程逻辑器件基本结构简单可编程逻辑器件（SPLD）复杂可编程逻辑器件（CPLD）现场可编程门阵列（FPGA）可编程逻辑器件的开发本章目录8.1可编程逻辑器件基本结构8.2简单可编程逻辑器件(SPLD)8.3复杂可编程逻辑器件(CPLD)8.4现场可编程门阵列(FPGA)器件8.5可编程逻辑器件的开发数字系统从逻辑功能的特点分类，可分为通用型和专用型两大类。可编程逻辑器件（PLD)是作为一种通用型器件生产，而器件逻辑功能可由用户编程自行定义，具有专用器件

2、的特点。可编程逻辑器件具有通用型器件批量大，成本低和专用型器件构成数字系统体积小，电路可靠性高的特点。采用PLD设计，需要利用PLD器件开发软件和硬件。从逻辑功能上看,逻辑电路分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类.无论是组合逻辑电路还是时序逻辑电路，都可以用表(真值表或状态转移表)或“与－或”逻辑方程表示，可编程逻辑器件的内部结构就是建立在此基础上。8.1可编程逻辑器件基本结构8.1.1“与-或”阵列结构8.1.2查找表结构8.1.3可编程逻辑器件编程技术8.1.1“与-或”阵列结构分类：对应逻辑方程描述的“与-或”阵列结构对应真值表或状态转移表逻辑描述的查找表结

3、构“与-或”阵列结构:主要由4部分构成，如图8-1-1所示：1.输入电路：主要作用:将外输入信号或反馈信号转换成其相应的原变量或反变量。实现电路及简化符号如图8-1-2所示2.可编程与阵列主要作用:生成相应于“与-或”逻辑表达式中的与项。在可编程逻辑器件中，有多个按一定规律排列的与逻辑门，它们的输入来自输入电路的输出图8-1-3中：两条导线交叉部分可编程，称为可编程单元。可编程逻辑与阵列的省略画法如8-1-4图，图中两条导线交叉部分可编程。（a）传统画法（b）省略画法（c）等效电路3、可编程或阵列生成相应于“与-或”逻辑表达式中的或项。在可编程逻辑器件中，有多个

4、按一定规律排列的或逻辑门，它们的输入来自可编程与阵列的输出结构如图8－1－5。同可编程逻辑与阵列一样，可编程或阵列一般采用图8－1－6的省略画法（a）传统画法（b）省略画法（c）等效电路4、输出电路在输出电路中，有多个按一定规律排列的寄存器、多路选择器、三态逻辑输出门，它们的输入来自可编程或阵列的输出.比较典型的结构如图8-1-7所示。（a）带公共控制输入端的输出电路（b）带异步控制输入端的输出电路输出电路主要完成直接输出或寄存器输出及输出信号的反馈、三态输出等。在可编程逻辑器件中，通过可编程单元的配置，组合逻辑电路可直接输出，时序逻辑电路必须经寄存器输出或反馈

5、输出。例8-1：已知1位全加器逻辑表达式为例8-2：已知模6同步计数器状态转移方程如下，试画出其逻辑映象图。例8-4：已知带使能输出的2-4线译码器输出逻辑表达式，设输出使能控制信号低电平有效，试画出逻辑映象图：8.1.2查找表结构查找表结构与“与-或”阵列结构的主要区别是在实现逻辑运算上。“与-或”阵列结构是用与阵列和或阵列实现逻辑运算，查找表结构可编程逻辑器件是用存储逻辑的逻辑单元来实现逻辑运算。查找表实际上是一个根据逻辑真值表或状态转移表设计的RAM逻辑函数发生器，其工作原理类似于用ROM实现组合逻辑电路。例8-5已知1位全加器逻辑真值表如表8-1-1所示(

6、P325)，试画出用查找表结构实现的逻辑结构图。采用8X1位RAM的1位全加器查找表结构如图8-1-2所示。图中输入信号A、B、CI首先转换为RAM存储单元的地址码，根据地址码查找相对应的存储单元，然后将相对应的存储单元的逻辑值送到输出电路。输入（地址）LUT1存储内容（CO）LUT2存储内容（F）0000000101010010111010001101101101011111例8-6：已知同步二—十进制加法计数器状态转移图如图8-1-13所示，试画出用查找表结构实现的逻辑结构图。由状态转移图可得状态转移表8－1－2，采用16x1位RAM的同步二—十进制加法计数器

7、的查找表结构如图8-1-14(a)结构图,(b)查找表所示。8.1.3可编程逻辑器件编程技术可编程逻辑器件从编程技术上分为两大类：一次性编程：适用于数字系统的研制，开发和实验阶段使用。多次编程：采用EPROM,EEPROM,Flash或SRAM等工艺制造。1.熔丝编程和反熔丝编程技术(一次性编程):如图8-1-15,内部连接点上设有相应熔丝,编程时,对不需要连接的结点加大电流断开熔丝.2.浮栅编程技术:包括EPROM,EEPROM,Flash.3.在系统编程技术:系统内部含有产生编程电压的电源泵及编程控制电路,不需要外配编程器.4.JTAG编程技术:采用边界扫描测

8、试技术对可