可编程逻辑器件的发展与应用

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1、摘要1关键词1Abstract1KeyWords1引言11•可编程逻辑器件的发展11.1可编程逻辑器件的历史演变见11.2FPGA和CPLD的概况21.3FPGA和CPLD的对比32•可编程逻辑器件的应用42.1PLD在专用集成电路设计中的应用52.2基于EDA工具的PLD应用53•结语6致谢6参考文献6可编程逻辑器件的发展与应用姓名：学号：单-位：专业：指导老师：职称：摘要：首先介绍了可编程逻辑器件的发展历程，就其不同分类，对不同的器件做简单的介绍，然后介绍了可编程逻辑器件在专用集成设计中和基

2、于EDA工具的应用，最后对可编程逻辑器件的未来做简明的展望。关键词：可编程逻辑器件；PLD;FPGA;CPLD;发展；应用ProgrammablelogicdevicesofdevelopmentandapplicationAbstract：Thispaperintroducestheprogrammablelogicdevice,thedevelopmentofdifferentclassification,fordifferentdevicesdosimplyintroduced,andth

3、enintroducedtheprogrammablelogicdevicesindailylifeandindustrialproduction,finallytheapplicationofprogrammablelogicdevicesfutureprospectsofconcise・KeyWords:Programmablelogicdevices,PLD,TheFPGA,CPLD,Development,application引言数字电路由早期的电子管、晶体管、屮小规模集成电路、发展到

4、超大规模集成电路以及许多具有特定功能的专用集成电路ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit)o在20世纪80年代初，随着微电子技术的高速发展，特别是ASIC的市场需求，出现了现场可编程逻辑器件FPLD(FieldProgrammableLogicDevice),其屮应用最广泛的是现场可编程门阵列FPGA(FieldProgrammableGateArray)和复朵可编程逻辑器件CPLDo1.可编程逻辑器件的发展1.1可编程逻辑器件的历史演变见图-1PLD

5、发展结构示意图可编程器件按集成度来区分可分为，简单PLD和复杂PLDo最早的可编程逻辑器件是熔丝编程的只读存贮器PROM,rtr丁结构的限制，只能完成简单的数字逻辑功能。其后，出现了一类结构上稍复杂的可编程芯片，即可编程逻辑器件(PLD),它能够完成各种数字逻辑功能。典型的PLD由一个“与”门和一个“或”门阵列组成，由于任意一个组合逻辑都可以用“与一或”表达式来描述，所以PLD能以乘枳和的形式完成大量的组合逻辑功能。这一阶段屮的最早产品是可编程逻辑阵列PLA,它rfl—个“与”平面和一个“或”平

6、面构成，但这两个平面的连接关系是可编程的(在结构图中常用X表示)。PLA器件既有现场可编程的，也有掩膜可编程的，虽然利用率高，但运行速度较慢，仅适用于小规模逻辑。随后出现了可编程阵列逻辑PAL,PAL由一个可编程的“与”平面和一个固定的“或”平面构成，或门的输出可以通过触发器有选择地被置为寄存状态。PAL器件是现场可编程的，它的实现工艺有反熔丝技术、EPROM技术和E2PROM技术，但rfl于市场上类型和结构较多，反而给用户带来了使用的不方便和修改不方便，目前已被淘汰。在PAL的基础上，随后发展

7、出了一种通用阵列逻辑GAL(GenericArrayLogic)o它采用EEPROM工艺，彻底解决了熔丝型可编程器件的一•次可编程问题，实现了电可擦除、电可改写，其输岀结构是可编程的逻辑宏单元。由TGAL的设计具有很强的灵活性，所以至今仍被许多人使用。1.2FPGA和CPLD的概况它们都具有体系结构和逻辑单元灵活、集成度高以及适用范围宽的特点。这两种器件兼容了简单PLD和通用门阵列的优点，可实现较大规模的屯路，编程也很灵活。与ASIC(ApplicationSpecificIC)相比，具有设计开

8、发周期短、设计制造成木低、开发工具先进、标准产品无需测试、质量稳定等优点，用户可以反复地编程、擦除、使用，或者在外围电路不动的情况下用不同软件就可实现不同的能以及可实吋在线检验。因此被广泛应用于产品的原型设计和产品生产之屮。FPGA和CPLD由三大部分组成，即一个二维的逻辑块阵列，是PLD器件的逻辑组成核心；输入/输出块；连接逻辑块的互连资源。连线资源是Ft!各种长度的连线线段组成，其中也有一些可编程的连接开关。它们用于逻辑块之间、逻辑块与输入/输出块之间的连接。(1)FPGA：即现场可编程门阵