第二章PLD硬件特性 (2).ppt

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1、可编程逻辑器件（ProgrammableLogicDevice）PLD是70年代发展起来的一种数字逻辑集成器件，是大规模集成电路技术发展的产物，是一种半定制的集成电路。结合EDA技术可以快速方便地构建数字电路系统。CPLD和FPGA是两大类大规模可编程逻辑器件。是EDA技术的对象。数字电路系统都是由基本逻辑门来构成,由基本门电路可以构成两类数字电路。组合逻辑电路，输出是当前输入状态的函数。时序逻辑电路，输出是前一状态和当前输入的函数含有存储元件。基本逻辑门电路有多种，比如与门，非门，或门，传输门，与非门，或非门等等。事实上不是所有的基本门电路都是需要的，任何组

2、合逻辑函数都可以化简成“与-或”表达式，即任何组合电路都可以用“与门-或门”二级电路实现。同样任何时序逻辑电路都可以由组合电路加上存储元件即“锁存器、触发器”构成。PLD器件就是基于这一点提出的可编程电路结构，即乘积项逻辑可编程结构，如上图。PLD概述“与-或”结构组成的PLD器件的功能比较简单。ROM存储电路是一种给出地址信号得到输出数据，存储单元存储的信息不同，地址单元输出的数据就不同，这也是一种输入输出逻辑关系，是通过给地址“查表”来实现的。多个查表构成查表阵列，即可编程门阵列(ProgrammableGateArray)乘积项可编程结构和查表可编程结构

3、分别是CPLD和FPGA的基本工作原理。PROM(ProgrammableReadOnlyMemory)PAL(ProgrammableLogicArray)PAL(PAL(ProgrammableArrayLogic)可重复编程的GAL(GenericArayLogic)EPLD：大规模PLD可编程逻辑器件种类多，各PLD供应商都提供有自身特点的PLD器件1、按照集成度来区分不同PLD器件低级程度：可用逻辑门数在500门以下PROM,PAL,PLA,GAL高集成度：CPLD，FPGA都属于复杂PLD2、从结构上分类乘积项结构器件：大部分简单PLD和CPLD查

4、找表结构器件：有简单查找表构成可编程门，再构成阵列FPGA3、编程即根据设计熔丝图文件烧断对应熔丝OTP器件通过击穿漏层使两点之间导通较高的编程电压，紫外光擦除电擦除SRAM查表结构，大多数FPGA采用，编程信息由SRAM保存断电丢失需上电重新配置。可多次编程断电不丢失编程信息习惯上把掉电后重新上电后能保持编程逻辑的是CPLD否则为FPGA简单PLD，结构上由简单的“与-或”门阵列和输入输出单元组成。简单的PLD有：PROM,PLA,PAL,GAL等先熟悉下常用的逻辑电路符号EDA软件中原理图一般用“常用符号”描述PLD结构特殊，逻辑门符号用一种约定的符号来简

5、化图表示PLD内部输入缓冲电路，互补结构图2-6是PLD中的与阵列简化图，表示可以选择ABCD中任一组或者全部输入与门，形象的表示与阵列，具体硬件实现时与门可能根本不存在。图2-7是或阵列简化图形表示。阵列关系中交叉线表示两线未连接，黑点表示固定连接，交叉点打叉表示该点可编程，它的连接可以编程改变。可编程只读存储器，除了做存储器外，还可以做PLD用一个ROM器件主要由地址译码部分，ROM单元阵列和输出缓冲部分构成。从可编程逻辑器件的角度来分析PROM这些式子都可以看做逻辑与运算，也就是可以把地址译码部分看做是一个与阵列对于存储单元阵列的输出，可以用下列逻辑关系

6、来表示。显然可以认为上式是一个或阵列，与上面的与阵列不同的是这里的Mx,y是可以编程。从前面的分析我们可以把PROM的结构表示成一个不可编程的与阵列和一个可编程的或阵列。表示成PLD阵列的图的PROM直观清晰地表示PROM中固定的与阵列和可编程的或阵列,PROM的地址线是与阵列的n个输入变量，经过不可编程的与陈列产生2n个最小项（乘积项），再经过可编程或阵列产生m个输出函数，m位PROM输出数据位宽。已知半加器逻辑表达式：用4*2PROM编程实现这两个式子是右图所示结构的布尔表达式，是“乘积项”方式的，A0A1分别是加数和被加数，F0为和，Ｆ1为进位。反之根据

7、逻辑关系就可以得到阵列点连接关系从而可以形成阵列点文件，这个文件对于一般的PLD器件称为熔丝图文件(FuseMap)，对于PROM则是存储单元的编程数据文件。PROM只适合用于组合逻辑电路的可编程，输入变量增加会引起存储容量增加。PROM实现组合逻辑函数时，存储单元利用率低，它的与阵列全译码，产生全部的最小项，实际应用中组合逻辑函数并不需要所有最小项，PLA是对PROM进行的改进，它的与阵列和或阵列都是可编程的。任何组合函数都可以采用PLA实现，实现时需把逻辑函数化简成最简单的与或表达式，然后用可编程的与阵列构成与项，用可编程的或阵列构成与项的或运算。PLA上

8、图是一个6*3PLA与8*3PROM的