第六章 可编程逻辑器件ppt课件.ppt

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1、《电子系统设计与实践》第6章可编程逻辑器件可编程逻辑器件（ProgrammableLogicDevice，PLD）是一种大规模集成电路芯片，它可根据用户的实际要求，由用户或集成电路（IC）制造厂商对其进行编程，从而制造符合用户要求的专用电路。单片PLD上集成了大量逻辑门和具有一定功能的逻辑单元。PLD的基本结构如图6.1.1所示。其中，与阵列用以产生“与”逻辑项（乘积项），或阵列用以把所有与门输出的乘积项构成“与-或”形式的逻辑函数。6.1.1可编程逻辑器件的特点6.1可编程逻辑器件概述6.1.1可编程逻辑器件的特点6.1可编程逻辑器件概述根据PLD门电路的集成度，

2、可将其分为低密度和高密度PLD两大类根据PLD中与阵列、或阵列是否可编程，可分为三种基本类型：根据PLD的结构体系，可将其分为简单PLD（即SPLD，如PAL、GAL）、复杂PLD（如CPLD）和现场可编程门阵列FPGA三大类6.1.2可编程逻辑器件的分类6.1可编程逻辑器件概述传统的逻辑电路表示方法不适合于描述可编程逻辑器件PLD的内部结构和功能。为此可以采取一种新的逻辑表示法——PLD表示法。这种表示法在芯片内部配置和逻辑图之间建立了一一对应的关系，并将逻辑图和真值表结合起来，构成了一种紧凑而易于识读的表达形式。6.1.3可编程逻辑器件的电路表示法6.1可编程逻

3、辑器件概述6.1可编程逻辑器件概述6.1可编程逻辑器件概述可编程逻辑器件SPLD、CPLD和FPGA等都采用可编程元件存储逻辑配置数据或作为电子开关使用。常用的可编程元件有3种类型：熔丝（Fuse）或反熔丝（Antifuse）开关元件；浮栅编程元件，即EPROM和EEPROM；SRAM配置存储器元件。6.1.4可编程元件6.1可编程逻辑器件概述（1）熔丝开关和反熔丝开关（2）浮栅编程技术（3）SRAM配置存储器6.1.4可编程元件6.2简单的可编程逻辑器件6.2.1PROM的PLD表示法可编程阵列逻辑器件（PAL）是20世纪70年代后期推出的PLD器件。它采用可编程

4、与门阵列和固定连接或门阵列的基本结构形式，一般采用熔丝编程技术实现与门阵列的编程。各种型号PAL的门阵列规模有大有小，但基本结构类似。6.2.2可编程阵列逻辑器件6.2简单的可编程逻辑器件6.2简单的可编程逻辑器件通用阵列逻辑（GAL）器件是在PAL器件的基础上产生的新一代器件，其结构与PAL器件一样，也是由可编程的与阵列去驱动固定的或阵列，但它的输出单元的结构与PAL器件完全不同。GAL器件的每个输出引脚都接有一个输出逻辑宏单元（OLMC）6.2.3可编程通用阵列逻辑器件6.2简单的可编程逻辑器件6.2简单的可编程逻辑器件GAL的基本结构8个输入缓冲器（2～9脚）

5、与8个反馈/输入缓冲器88个与门可形成与阵列的64个乘积项。8个输出逻辑宏单元OLMC，系统时钟CLK（脚1）输入缓冲器，三态输出缓冲器的公用使能信号（脚11）的输入缓冲器。6.2.3可编程通用阵列逻辑器件6.2简单的可编程逻辑器件输出逻辑宏单元OLMC输出逻辑宏单元OLMC(n)（属于引脚号n的OLMC）的逻辑图，OLMC(n)由4个多路开关MUX、1个D触发器及4个门G1～G4组成。通过不同的选择方式可以产生多种输出结构。6.2.3可编程通用阵列逻辑器件6.2简单的可编程逻辑器件6.2简单的可编程逻辑器件①寄存器模式：在寄存器模式下，OLMC有如下两种输出结构

6、寄存器输出结构寄存器模式组合输出双向口结构6.2.3可编程通用阵列逻辑器件6.2简单的可编程逻辑器件6.2.3可编程通用阵列逻辑器件6.2简单的可编程逻辑器件②复合模式：在复合模式下，OLMC则有如下两种结构。组合输出双向口结构（如图所示）：大致与寄存器模式下组合输出双向口结构相同，区别是引脚CLK、OE在寄存器模式下为专用公共引脚，不可他用。组合输出结构（如图所示）：除了无反馈外，其他同组合输出双向口结构。6.2.3可编程通用阵列逻辑器件6.2简单的可编程逻辑器件6.2.3可编程通用阵列逻辑器件6.2简单的可编程逻辑器件③简单模式：在简单模式下OLMC可定义为如下

7、3种输出结构。反馈输入结构输出反馈结构简单模式输出结构6.2.3可编程通用阵列逻辑器件6.2简单的可编程逻辑器件6.2.3可编程通用阵列逻辑器件6.2简单的可编程逻辑器件CPLD将简单PLD（PAL、GAL等）的概念做了进一步的扩展，并提高了器件的集成度。与简单PLD相比，CPLD允许有更多的输入信号、更多的乘积项和更多的宏单元，包含多个逻辑单元块，每个逻辑块就相当于一个GAL器件6.3.1CPLD的基本结构6.3复杂的可编程逻辑器件（CPLD）6.3复杂的可编程逻辑器件（CPLD）MAX7000系列器件是高性能、高密度CMOSCPLD，在制造工艺上采用了先进的