数字电子技术 教学课件 作者 邱寄帆　唐程山2 1_35.ppt

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1、第8章存储器和可编程逻辑器件简介8.2.3复杂的可编程逻辑器件（CPLD）8.2.2普通可编程逻辑器件8.2可编程逻辑器件(PLD)简介8.2.4现场可编程门阵列（FPGA）8.2.1概述返回结束放映9/4/20211复习只读存储器的分类？各自特点？9/4/202128.2.1概述8.2可编程逻辑器件(PLD)简介返回1.PLD在数字集成芯片中的位置数字SSI、MSI集成LSI、VLSI电路ASIC全定制ASIC门阵列半定制ASIC标准单元PLD9/4/20213（1）数字集成电路按照芯片设计方法的不同分类：①通用型SSI、MSI集成电路；②LSI、VLSI集成电路，如

2、微处理器、单片机等；③专用集成电路ASIC（LSI或VLSI）。9/4/20214（2）ASIC分类全定制ASIC：硅片没有经过预加工，其各层掩模都是按特定电路功能专门制造的。半定制ASIC：按一定规格预先加工好的半成品芯片，然后再按具体要求进行加工和制造，包括门阵列、标准单元和可编程逻辑器件(PLD)三种。9/4/202152.可编程逻辑器件(PLD)（1）定义：PLD是厂家作为一种通用型器件生产的半定制电路，用户可以利用软、硬件开发工具对器件进行设计和编程，使之实现所需要的逻辑功能。（2）PLD的基本结构框图其中输入缓冲电路可产生输入变量的原变量和反变量，并提供足够

3、的驱动能力。9/4/20216（3）按集成度分类：①低密度PLD(LDPLD)：结构简单，成本低、速度高、设计简便，但其规模较小(通常每片只有数百门)，难于实现复杂的逻辑。按编程部位分类LDPLD分类与阵列或阵列输出电路可编程类型可编程只读存储器PROM固定可编程固定半场可编程现场可编程逻辑阵列FPLA可编程可编程固定全场可编程可编程阵列逻辑PAL可编程固定固定半场可编程通用阵列逻辑GAL可编程固定逻辑宏单元（OLMC）半场可编程9/4/20217②高密度PLD(HDPLD)：分类结构形式类型可擦除可编程逻辑器件(EPLD)与或阵列阵列型复杂可编程逻辑器件(CPLD)与

4、或阵列阵列型现场可编程门阵列(FPGA)门阵列单元型（4）PLD器件的优点缩短设计周期，降低设计风险高可靠性和可加密性降低了产品生产的总费9/4/20218（5）常采用可编程元件(存储单元)的类型：①一次性编程的熔丝或反熔丝元件；②紫外线擦除、电可编程的EPROM(UVEPROM)存储单元，即UVCMOS工艺结构；③电擦除、电可编程存储单元，一类是E2PROM即E2CMOS工艺结构，另一类是快闪(Flash)存储单元；④基于静态存储器(SRAM)的编程元件。其中，③类和④类目前使用最广泛。9/4/20219图8-15几种常用逻辑符号表示方法（a）输入缓冲器（b）与门（c

5、）或门（d）三种连接（6）几种常见的逻辑符号表示方法9/4/2021108.2.2普通可编程逻辑器件1.可编程阵列逻辑（PAL）（1）PAL的结构与阵列—可编程；或阵列—固定输出电路—固定图8-16PAL的结构返回9/4/202111（2）PAL的输出结构①专用输出结构。输出端只能输出信号，不能兼作输入。只能实现组合逻辑函数。目前常用的产品有PAL10H8、PAL10L8等。9/4/202112②可编程I/O结构。输出端有一个三态缓冲器，三态门受一个乘积项的控制。当三态门禁止，输出呈高阻状态时，I/O引脚作输入用；当三态门被选通时，I/O引脚作输出用。9/4/20211

6、3③寄存器输出结构。输出端有一个D触发器，在使能端的作用下，触发器的输出信号经三态门缓冲输出。能记忆原来的状态，从而实现时序逻辑功能。9/4/202114④异或—寄存器型输出结构。输出部分有两个或门，它们的输出经异或门后再经D触发器和三态缓冲器输出，这种结构便于对与或逻辑阵列输出的函数求反，还可以实现对寄存器状态进行维持操作，适用于实现计数器及状态。（A⊕0=A，A⊕1=A）9/4/202115（3）PAL的命名PAL共有21种，通过不同的命名可以区别。图8-17PAL的命名9/4/202116（4）PAL的优点：①提高了功能密度，节省了空间。通常一片PAL可以代替4～

7、12片SSI或2～4片MSI。同时，虽然PAL只有20多种型号，但可以代替90％的通用器件，因而进行系统设计时，可以大大减少器件的种类。②提高了设计的灵活性，且编程和使用都比较方便。③有上电复位功能和加密功能，可以防止非法复制。9/4/20211720世纪80年代初，美国Lattice半导体公司研制。GAL的结构特点：输出端有一个组态可编程的输出逻辑宏单元OLMC，通过编程可以将GAL设置成不同的输出方式。这样，具有相同输入单元的GAL可以实现PAL器件所有的输出电路工作模式，故而称之为通用可编程逻辑器件。GAL与PAL的区别：①PAL是