电子设计自动化技术 - Shandong University.ppt

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1、1第2章可编程逻辑器件基础22.1PLD的基本结构和表示方法可编程逻辑器件（PLD）：ProgrammableLogicDevicePLD的应用和发展简化了电路设计、降低了成本，提高了系统的可靠性和保密性，推动了EDA工具的发展，而且改变了数字系统的设计方法。EDA技术应用的一个重要基础PLD的基本结构有两种：与或阵列结构和查找表结构32.1.1PLD的与或阵列结构任何一个逻辑函数都可以用与—或逻辑式表示，亦即用一个与—或阵列来实现。图2.1.1与或门电路及用阵列表示示意图例：Y1=A·B+A·CY2=A·B+B·

2、C4实际的PLD是在上述与—或阵列的基础上配以输入和输出电路而实现的。图2.1.2PLD基本结构框图5输入电路－－－输入缓冲器图2.1.3PLD输入缓冲电路主要作用：降低对输入信号的要求，使之具有足够的驱动能力产生原变量和反变量两个互补的信号例：Y1=A·B+A·CY2=A·B+B·C6输出电路－－－输出缓冲器图2.1.4PLD输出缓冲电路PLD的输出方式有多种，如：由或阵列直接输出的组合方式，通过寄存器输出的时序方式。输出可以是低电平有效，也可以是高电平有效。不管采用什么方式，在输出端口上往往做有三态电路，且有内

3、部通路可以将输出信号反馈到与阵列输入端。72.1.2PLD与或阵列的表示方法1.与阵列：输入项三输入端与门积项线编程点与阵列可用省略画法表示8图2.1.6输入端全部编程连接的与门的省略画法92.或阵列：其表示方法与与阵列相似图2.1.7或阵列的表示方法103.与—或阵列：...F1=AB+AB+AB..F2=AB+AB..F3=AB+AB112.1.3PLD的查找表结构一个N输入查找表(LUT，LookUpTable)可以实现N个输入变量的任何组合逻辑功能，如N输入“与”、N输入“异或”等。输入多于N个的逻辑函数、

4、逻辑方程等必须分开用几个查找表（LUT）实现输出查黑找盒表子输入1输入2输入3输入41、查找表的概念12●使用SRAM构成函数发生器，函数值放在SRAM中，SRAM的地址为输入变量，输出为逻辑函数值。M个输入的SRAM可以实现任意一个M个输入项的组合逻辑函数。●使用多路开关实现，其基本原理是将多路开关的数据输入端接固定电平，将其地址输入作为函数的输入，多路开关的输出为逻辑函数值。2、查找表的实现方法130000010100000101输入A输入B输入C输入D查找表输出16x1RAM由多路开关构成的查找表原理多路开关

5、142.2PLD的分类由于历史的原因，对可编程逻辑器件的命名不很规范，一种器件往往具备其他几种器件的特征，无法严格分类所以可编程逻辑器件有多种分类方法，没有统一的标准，下面介绍几种常见的分类法：151.按集成度分类低密度PLD：ROM、PAL、GAL等高密度PLD：EPLDCPLD、FPGA等低密度可编程逻辑器件也有人称为简单可编程逻辑器件（SPLD）一般按照GAL22V10芯片的容量（大致在750门左右）进行区分历史上GAL22V10是LDPLD和HDPLD的分水岭PLD16PROM可编程逻辑器件低密度可编程逻辑

6、器件（LDPLD）高密度可编程逻辑器件（HDPLD）PLAPALGALEPLDCPLDFPGAPLD按集成度分类：17PROM:与—或阵列结构，与阵固定，或阵可编程价格低，易于编程，适合于程序代码、函数和数据表格PLA:与—或阵列结构，与阵、或阵都可编程由于开发软件的原因，应用不广泛PAL:与—或阵列结构，与阵可编程，或阵固定特点：价格低，速度高，使用方便GAL:与—或阵列结构+输出逻辑宏单元（OLMC），与阵可编程，或阵固定特点：品种少、功能较强、使用方便灵活、可多次编程，因而是小规模应用时的理想器件低密度PLD

7、（LDPLD）：18高密度PLD（HDPLD）：EPLD：可擦除PLD结构：和GAL基本相同--大量增加了输出宏单元的数目特点：集成密度大大提高，增加了设计的灵活性，内部连线固定，时延很小，工作速度高CPLD：复杂可编程逻辑器件结构：主要包括可编程逻辑宏单元、可编程I/O、可编程内部连线。特点：时延固定，工作速度高FPGA：现场可编程门阵列。结构：可编程逻辑块、可编程I/O和可编程内部互连特点：含有较多的触发器、快速的局部互连和很高的集成度192.按结构分类｛阵列型PLD单元型PLD（1）阵列型：“与阵列＋或阵列＋

8、寄存器”的形式，如PAL、GAL、CPLD等。（2）单元型：“查找表＋寄存器”的形式，如FPGA。203、按编程工艺分类：（1）ROM:称为掩膜编程，由半导体生产厂家对器件进行编程；（2）PROM:使用熔丝或反熔丝编程器件,一次性编程；（3）EPROM:紫外线擦除/电编程，可多次编程；（4）EEPROM:电擦除/电编程，可多次编程。和EPROM相比，具有擦除