数字电子技术基础 第八章 可编程逻辑器件课件.ppt

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1、电子技术第八章可编程逻辑器件数字电路部分1第八章可编程逻辑器件本章的重点：1.PLD的基本特征，分类以及每种类型的特点；2.了解用PLD设计逻辑电路的过程和需要用的开发工具。本章的重点在于介绍PLD的特点和应用，PLD内部的详细结构和工作过程不是教学重点。本章的难点：在本章的重点内容中基本没有难点。2第八章可编程逻辑器件8.1可编程逻辑器件PLD概述8.2现场可编程逻辑阵列FPLA8.3可编程阵列逻辑(PAL)8.4通用阵列逻辑(GAL)8.5可擦除可编程逻辑器件（EPLD）8.6现场可编程门阵列（FPGA）3概述目前集成电路分为通用型和专用型两大类。通

2、用集成电路：如前面讲过的SSI，MSI，PIO，CPU等。特点：1.可实现予定制的逻辑功能，但功能相对简单；2.构成复杂系统时，功耗大、可靠性差，灵活性差。专用型集成电路（ASIC）分为定制型和半定制型。特点：（一）定制型：由用户提出功能，交工厂生产。其特点是1.体积小、功耗低、可靠性高,2.批量小时成本高，设计制造周期长。（二）半定制型：是厂家作为通用产品生产，而逻辑功能由用户自行编程设计的ASIC芯片。如可编程逻辑器件（PLD）。其特点是1.用户可编程，可加密，因此使用方便；2.组成的系统体积小，功耗低，可靠性高，集成度高；3.适合批量生产。3.用户

3、不可编程。一、数字集成电路按逻辑功能分类41.PLD是实现电子设计自动化的硬件基础：基于芯片的设计方法可编程器件芯片设计电路板的设计电子系统传统电子系统设计方法固定功能元件电路板的设计电子系统EDA是“基于芯片的设计方法”：传统的数字系统设计方法是“固定功能集成块+连线”，见图。二、电子设计自动化（EDA－ElectronicDesignAutomation）简介当然，仅有硬件还不够，还要有EDA软件。本章只介绍硬件。52.用PLD设计数字系统的特点采用PLD设计数字系统和中小规模相比具有如下特点：（1）减小系统体积：单片PLD有很高的密度，可容纳中小规

4、模集成电路的几片到十几片。（低密度PLD小于700门/片，高密度PLD每片达数万门，最高达25万门）。（2）增强逻辑设计的灵活性：使用PLD器件设计的系统，可以不受标准系列器件在逻辑功能上的限制；用户可随时修改。(3)缩短设计周期：由于可完全由用户编程，用PLD设计一个系统所需时间比传统方式大为缩短；6(4)提高系统处理速度：用PLD与或两级结构实现任何逻辑功能，比用中小规模器件所需的逻辑级数少。这不仅简化了系统设计，而且减少了级间延迟，提高了系统的处理速度；(7)系统具有加密功能：多数PLD器件，如GAL或高密度可编程逻辑器件，本身具有加密功能。设计者

5、在设计时选中加密项，可编程逻辑器件就被加密。器件的逻辑功能无法被读出，有效地防止电路被抄袭。(5)降低系统成本：由于PLD集成度高，测试与装配的量大大减少。PLD可多次编程，这就使多次改变逻辑设计简单易行，从而有效地降低了成本；(6)提高系统的可靠性：用PLD器件设计的系统减少了芯片数量和印制板面积，减少相互间的连线，增加了平均寿命,提高抗干扰能力，从而增加了系统的可靠性；78.1可编程逻辑器件PLD概述PLD是70年代发展起来的新型逻辑器件，相继出现了PROM、FPLA、PAL、GAL、EPLD和FPGA及iSP等。前四种属于低密度PLD，后三种属高密

6、度PLD。一、PLD的基本结构PLD主体与门阵列或门阵列乘积项和项输入电路输入信号互补输入输出电路输出函数反馈输入信号可直接输出也可反馈到输入它们组成结构基本相似：8ABCDF2F2=B+C+DABCDF1二、PLD的逻辑符号表示方法1.输入缓冲器表示方法AAA2.与门和或门的表示方法固定连接编程连接F1=A•B•C×PLD具有较大的与或阵列，逻辑图的画法与传统的画法有所不同。9下图列出了连接的三种特殊情况:1.输入全编程，输出为0。2.也可简单地在对应的与门中画叉，因此E=D=0。3.乘积项与任何输入信号都没有接通，相当与门输出为1。10下图给出最简单

7、的PROM电路图，右图是左图的简化形式。实现的函数为：固定连接点（与）编程连接点（或）11三、PLD的结构类型（1）与固定、或编程：PROM（2）与或全编程：FPLA（3）与编程、或固定：PAL、GAL、EPLD、FPGA1.与固定、或编程：（PROM）PLD基本结构大致相同，根据与或阵列是否可编程分为三类：ABCBCA000001010111全译码连接点编程时，需画一个叉。122.与、或全编程：代表器件是FPLA（ProgrammableLogicArray）133.与编程、或固定：代表器件PAL（ProgrammableArrayLogic）和GAL

8、（GenericArrayLogic）EPLD、FPGA（FieldProgra