EDA技术实用教程 第2版 教学课件 作者 李洋第3章PLD（改）.ppt

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1、3.1可编程逻辑器件概述3.2可编程逻辑器件的硬件结构3.3FPGA和CPLD的开发应用选择3.4在系统可编程(ISP)逻辑器件内容提要第3章可编程逻辑器件11.PLD的概念?可编程逻辑器件(简称PLD:ProgrammableLogicDevice)是一种由用户编程以实现某种逻辑功能的新型逻辑器件。它即是一种供用户根据自己的要求来构造逻辑功能的数字集成电路。一般可利用计算机辅助设计，即用原理图、状态机、硬件描述语言（VHDL）等方法来表示设计思想，经过一系列编译或转换程序，生成相应的目标文件，再由编程器或下载电缆将设计文件配置到目标器件（即是

2、PLD）中。这时的PLD就可作为满足用户要求的专用集成电路使用了。也就是说，电子工程师们可在现场自行研制自己所要求的电路或电子系统。3.1可编程逻辑器件PLD概述第3章可编程逻辑器件22.PLD的发展进程?时间阶段20世纪70年代初熔丝编程的可编程只读存储器PROM和可编程逻辑阵列PLA阶段70年代末可编程阵列逻辑PAL—ProgrammableArrayLogic器件阶段80年代初期通用阵列逻辑GAL-GenericArrayLogic器件阶段80年代中期-末现场可编程门阵列FPGA器件和复杂可编程逻辑CPLD器件阶段90年代初在系统可编程逻

3、辑器件ispPLD（in－systemprogrammablePLD）——ispPLSI阶段90年代后PLD技术进入飞速发展时期，出现单片可编程系统SOPC（SystemOnaProgrammableChip）器件、模拟可编程逻辑器件(ispPAC：In—SystemProgrammingAbilityAnalogCircuits)第3章可编程逻辑器件3（1）PLD的分类?只介绍按集成度来分的情况，PLD一般可分为两大类器件，如下图示。可编程逻辑器件(PLD)低密度PLD高密度PLDPROMPLAPALCPLDFPGAGALEPLD第3章可编程

4、逻辑器件4①低密度LDPLD——也称简单SPLD？低密度LDPLD通常是指那些集成度小于1000门的PLD。下面将对低密度LDPLD情况再分别说明。第3章可编程逻辑器件51．与阵列固定，或阵列可编程：可编程只读存储器PROM或可擦除编程只读存储器EPROM低密度LDPLD基本结构大致相同，根据与或阵列是否可编程分为三类：2．与阵列，或阵列均可编程：可编程逻辑阵列PLA3．与阵列可编程，或阵列固定：可编程阵列逻辑PAL、通用阵列逻辑GAL第3章可编程逻辑器件6ABCBCA000001010111连接点编程时，需画一个叉。全译码1．可编程只读存储器

5、PROM：与阵列固定，或阵列可编程7PROM的优点：对于较少的输入信号组成的与阵列固定、或阵列可编程的器件中，可以很方便地实现任意组合逻辑函数。价格低、易于编程，没有布局布线的问题，性能完全可以预测。PROM的不足：由于输入变量的增加会引起存储容量的急剧上升，只能用于简单组合电路的编程。而且当输入的数目太大时，器件的功耗增加，而巨大的阵列开关时间也会导致其速度缓慢。且采用熔丝结构，一次性编程使用。不可重写、不可擦除。可编程只读存储器PROM（ProgrammbleReadOnlyMemory）优缺点的比较：第3章可编程逻辑器件8实际上，大多数组

6、合逻辑函数的最小项不超过40个，使得PROM芯片的面积利用率不高，功耗增加。为解决这一问题，考虑与阵列也设计成可编程形式来实现组合逻辑，由这一设想发明了可编程逻辑阵列（PLA）。第3章可编程逻辑器件9可编程逻辑阵列器件PLA（ProgrammableLogicArray)优缺点的比较：PLA的优点：从结构图可知，PLA是根据需要产生乘积项，从而减小了阵列的规模；PLA实现逻辑函数时，运用简化后的最简与或式；用PLA设计电路具有节省存储单元的优点。而且由于“与阵列”可编程，不存在PROM中由于输入增加而导致规模增加的问题。PLA的不足：仍采用熔丝

7、结构，一次性编程使用。软件算法复杂，编程后器件运行速度慢，只能在小规模逻辑电路上应用。PLA制作工艺复杂，并且不具备优秀的软件开发工具的支持，而且速度慢和相对PROM、PAL而言高得多的价格。以后又发明了性能价格比更加良好的器件可编程阵列逻辑PAL。∴妨碍了PLA被广泛使用！第3章可编程逻辑器件103.与编程、或固定：代表器件PAL（ProgrammableArrayLogic）和GAL（GenericArrayLogic）。在这种结构中，或阵列固定若干个乘积项输出。××每个交叉点都可编程。F1F1为两个乘积项之和。11可编程阵列逻辑器件PAL

8、（ProgrammableArrayLogic)优缺点的比较：PAL的优点：“与阵列”的编程特性使输入项可以增多，而固定的“或阵列”又使器件简化。这种