第2讲可编程逻辑器件基础.ppt

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1、第二讲可编程逻辑器件基础主讲人：雷求胜电子信息教研室概述从逻辑器件的功能和使用方法看，最初的逻辑器件全部采用标准通用片，后来发展到采用现场片和用户片。通用片的功能是器件厂制造时定死的，用户只能拿来使用而不能改变其内部功能。通用片有门、触发器、多路开关、加法器、寄存器、计数器、译码器等逻辑器件和随机读写存储器件。用户片是完全按用户要求设计的VLSI(VeryLargeScaleIntegratedcircuits超大规模集成电路)器件。它对用户来讲是优化的，但是设计周期长，设计费用高，通用性低，销售量

2、少。用户片一般称为专用集成电路(ASIC)，但是它也向通用方向发展。    由于通用片和全用户片的使用范围有限，20世纪70年代以后陆续出现了用户可在现场更改其内容(功能)的现场片，如EPROM，FPLA，PAL，GAL，FPGA等一类可编程逻辑器件，通称为PLD器件。它们规整通用，适合采用高集成度技术，因此，在数字系统中得到了迅速的应用。可编程逻辑器件基础低密度的PLD器件的基本框图如图1.1所示，它由输入缓冲、与阵列、或阵列、输出缓冲等四部分功能电路组成。根据与门阵列、或门阵列和输出结构的不同，

3、低密度的PLD可分为四种基本类型：PROM，FPLA，PAL，GAL。数据输入输入缓冲与阵列或阵列输出缓冲数据输出{}....图1.1PLD的基本框图说明一．PLD的基本结构可编程逻辑器件基础1．连接硬线连接断开连接编程连接.二．PLD的有关逻辑约定可编程逻辑器件基础二．PLD的有关逻辑约定2．缓冲器A{输入{B=AC=A＿输出可编程逻辑器件基础二．PLD的有关逻辑约定ABCDPLD的表示法ADBC表达式为:D=ABC3．与门传统表示法可编程逻辑器件基础4．或门D=A+B+CABCD...表达式为:二

4、．PLD的有关逻辑约定可编程逻辑器件基础例题1DABB_A_ABDB_A_D=AABB=0__简化表示表达式为：可编程逻辑器件基础________.分析:O1=ABO2=ABO3=0O=O1+O2=AB+AB=AOB=AOB+例题2ABOO1O3O2可编程逻辑器件基础交叉点上有可编程元件，可通过编程使它们连接或断开，标有×的点为已编程连接点ABCFFABC逻辑方程:可编程元件（1）熔丝元件(Fuse)可编程元件熔丝未编程时：通；编程后：断。（2）反熔丝元件（Antifuse）绝缘介质未编程时：断；编程

5、后：通。（3）EPROM（紫外线可擦除可编程只读存储器工艺（4）EEPROM（电可擦除可编程只读存储器工艺）（5）SRAM（静态随机存储器工艺）特点：a.Fuse、Antifus、EPROM、EEPROM具有非易失性；而SRAM具有易失性，掉电后编程数据丢失，需外挂ROM。b.Fuse、Antifus只能一次性编程；而EPROM、EEPROM、SRAM可多次编程（理论上一万次）。c.EEPROM、SRAM可实现在系统编程。可编程元件可编程逻辑器件的发展70年代初期的PLD主要是可编程只读存储器(PRO

6、M)和可编程逻辑阵列(PLA)。在PROM中，与门阵列是固定的，或门阵列是可编程的；器件采用熔断丝工艺，一次性编程使用。70年代末期的PLD出现了可编程阵列逻辑(PAL)器件。在PAL器件中，与门阵列是可编程的，或门阵列是固定连接的，它有多种输出和反馈结构，为数字逻辑设计带来了一定的灵活性。但PAL仍采用熔断丝工艺，一次性编程使用。可编程逻辑器件的发展80年代中期的PLD通用阵列逻辑(GAL)器件问世，并取代了PAL。GAL器件是在PAL器件基础上发展起来的新一代器件。和PAL一样，它的与门阵列是可编

7、程的，或门阵列是固定的。但由于采用了高速电可擦CMOS工艺，可以反复擦除和改写，很适宜于样机的研制。它具有CMOS低功耗特性，且速度可以与TTL可编程器件相比。特别是在结构上采用了“输出逻辑宏单元”电路，为用户提供了逻辑设计和使用上的较大灵活性。80年代中后期的PLD80年代后期问世的FPGA(现场可编程门阵列)器件，FPGA属于较高密度的PLD器件。FPGA的基本结构有两类：一类是在PAL基础上加以改进和扩展形成的；另一类是逻辑单元型，逻辑单元之间是互联阵列。这些资源可由用户编程。PLD的分类及特点

8、PROM----可编程存储器PLA----可编程逻辑阵列PAL----可编程阵列逻辑GAL----通用可编程阵列逻辑FPGA----现场可编程门阵列ispLSI----在系统可编程大规模集成电路PLDPLD的分类及特点只读存储器(ROM)有掩模式ROM，PROM，EPROM，E2PROM，EAROM，FLASH等形式，是非易失性存储器。这类存储器可靠性高，一般用来存放固定的程序或数据。现场可编程逻辑阵列(FPLA)的与阵列和或阵列均可编程，可以实现组合逻