《可编程逻辑器》PPT课件.ppt
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1、8.1 概述概述8.2 现场可编程逻辑阵列(现场可编程逻辑阵列(FPLA)8.3 可编程阵列逻辑(可编程阵列逻辑(PAL)84 通用阵列逻辑(通用阵列逻辑(GAL)第八章第八章 可编程逻辑器件可编程逻辑器件(PLD)8.1 概述概述一、数字系统的实现方法:一、数字系统的实现方法:通用型通用型SSI、MSI、LSI-模块化设计方法模块化设计方法专专用用集集成成电电路路(ASIC)能能把把所所设设计计的的数数字字系系统统做做成成一一片片大大规规模模集集成成电电路路,体体积积小小、重重量量轻、功耗低,可靠性高。轻、功耗低,可靠性高。可编程逻辑器件(可编程逻辑器件(PLD)PROMPLAPALGAL低
2、密度可编程逻辑器件低密度可编程逻辑器件(LDPLDLDPLD)EPLDCPLDFPGA高密度可编程逻辑器件高密度可编程逻辑器件(HDPLDHDPLD)可编程逻辑器件可编程逻辑器件(PLD)1)按集成密度分按集成密度分二、可编程逻辑器件分类二、可编程逻辑器件分类基于与或阵列结构的器件基于与或阵列结构的器件 (PROMPROM、PLAPLA、PALPAL、GALGAL、CPLDCPLD、EPLDEPLD)基于门阵列结构的器件(基于门阵列结构的器件(FPGA)熔丝和反熔丝编程;如:熔丝和反熔丝编程;如:Actel的的FPGA器件器件SRAM;如:;如:Xilinx的的FPGA器件器件UVEPROM;
3、大多数的;大多数的EPLD器件器件EEPROM器件;器件;GAL、CPLD器件器件3)按编程工艺分按编程工艺分2)按结构分按结构分三、三、PLD的一般结构的一般结构表一表一 四种四种PLD 电路的结构特点电路的结构特点 类 型 与 阵 列 或 阵 列 输 出 方 式PROM固 定可编程TS,OCFPLA可编程可编程TS,OC,H,LPAL可编程固 定TS,I/O,寄存器 GAL可编程固 定可编程四、四、PLD电路惯用画法电路惯用画法PLD的互补输出缓冲器的互补输出缓冲器PLD的三态输出缓冲图的三态输出缓冲图PLD的与门表示法的与门表示法PLD的或门表示法的或门表示法PLD的与门缺省的与门缺省表
4、示法表示法8.2 *现场可编程逻辑阵列(现场可编程逻辑阵列(FPLA)现现场场可可编编程程逻逻辑辑阵阵列列FPLA由由可可编编程程的的与与逻逻辑辑阵阵列列和和可编程的或可编程的或逻辑阵列以及逻辑阵列以及输出缓冲器输出缓冲器组成组成一、一、FPLA与与ROM的比较的比较1)电电路路结结构构极极为为相相似似,都都是是由由一一个个与与逻逻辑辑阵阵列列、一一个个或逻辑阵列和输出缓冲器组成。或逻辑阵列和输出缓冲器组成。2)ROM的的与与逻逻辑辑阵阵列列是是固固定定的的,而而FPLA 的的与与逻逻辑辑阵阵列是可编程的。列是可编程的。3)ROM 的的与与逻逻辑辑阵阵列列将将输输入入变变量量的的全全部部最最小
5、小项项都都译译出出了了,而而FPLA 的的与与逻逻辑辑阵阵列列只只产产生生所所需需要要的的少少得得多多的的乘积项。乘积项。PROM的基本结构FPLA的基本结构8.3 可编程阵列逻辑(可编程阵列逻辑(PAL)一、一、PAL的特点的特点 PAL器件由可可编编程程的的与与逻辑阵列、固固定定的的或或逻辑阵列和输输出出电电路路三部分组成。它采用双极型工艺制作,熔丝编程方式。二、二、PAL的基本电路结构的基本电路结构 三、三、PAL的五种输出电路结构的五种输出电路结构1)专用输出结构专用输出结构 a.其其输输出出端端是是一一个个与与或或门门、与与或或非非门门或或者者是是互互补补输输出结构;出结构;b.其其
6、共共同同特特点点是是所所有有设设置置的的输输出出端端只只能能用用作作输输出出使使用;用;c.该结构的该结构的PAL器件只能用来产生组合逻辑函数器件只能用来产生组合逻辑函数。2)可编程输入可编程输入/输出结构输出结构 输输出出端端是是一一个个具具有有可可编编程程控控制制端端的的三三态态缓缓冲冲器器,控控制制端端由由与与逻逻辑辑阵阵列列的的一一个个乘乘积积项项给给出出。同同时时。输输出出端有经过一个互补输出的缓冲器反馈回与逻辑阵列端有经过一个互补输出的缓冲器反馈回与逻辑阵列。3)寄存器输出结构寄存器输出结构 a.该该结结构构在在输输出出三三态态缓缓冲冲器器和和与与-或或逻逻辑辑阵阵列列的的输输出出
7、之之间间串串进进了了由由D触触发发器器组组成成的的寄寄存存器器。同同时时,触触发发器器的的状状态态又又经经过过互互补补输输出出的的缓缓冲冲器器反反馈馈回回与与逻逻辑辑阵阵列列的的输输入端。入端。b.该该结结构构不不仅仅可可以以存存储储与与或或逻逻辑辑阵阵列列的的输输出出的的状状态态,而且能很方便的组成各种时序逻辑电路。而且能很方便的组成各种时序逻辑电路。四、四、PAL的应用的应用用用PAL16R4实现实现四位循环码计数器四位循环码计数器(P320)五、五、PAL器件使用时的优缺点器件使用时的优缺点PAL选定芯片型号后,其输出结构就选定;选定芯片型号后,其输出结构就选定;PAL有有20多种不同的
8、型号可供用户使用;多种不同的型号可供用户使用;PAL器件的出现为数字电路的研制工作和小批量产品器件的出现为数字电路的研制工作和小批量产品的生产提供了很大的方便;的生产提供了很大的方便;PAL采用的是双极型熔丝工艺,只能一次性编程;采用的是双极型熔丝工艺,只能一次性编程;PAL输出方式是固定的,不能重新组态,因而编程灵输出方式是固定的,不能重新组态,因而编程灵活性较差。活性较差。8.4 通用阵列逻辑(通用阵列逻辑(GAL)一、一、GAL的特点的特点1、GAL采采用用电电可可擦擦除除的的CMOS(E2CMOS)工工艺艺制制造,可反复多次编程;造,可反复多次编程;2、GAL采采 用用 可可 编编 程
9、程 的的 输输 出出 逻逻 辑辑 宏宏 单单 元元OLMC(Output Logic Macro Cell),输输出出组组态态灵灵活活,具有很强的通用性;具有很强的通用性;3、GAL具有加密功能。具有加密功能。二、二、GAL的电路结构的电路结构1 1、常用的、常用的GALGAL器件有器件有GAL16V8GAL16V8和和GAL22V10GAL22V10两种系列,它两种系列,它们的结构基本相同;们的结构基本相同;2 2、GAL16V8GAL16V8有一个有一个32*6432*64位的可编程与逻辑阵列;位的可编程与逻辑阵列;3 3、GAL16V8 GAL16V8有有8 8个输出逻辑宏单元个输出逻辑
10、宏单元(OLMC)(OLMC);4 4、1010个输入缓冲器,个输入缓冲器,8 8个三态输出缓冲器和个三态输出缓冲器和8 8个反馈个反馈/输输入缓冲器;入缓冲器;5 5、3232列表示有列表示有1616个输入变量,个输入变量,6464行表示有行表示有6464个乘积项,个乘积项,共有共有20482048个可编程点;个可编程点;6 6、组成、组成“或或”逻辑阵列的逻辑阵列的8 8个或门分别包含于个或门分别包含于8 8个个OLMCOLMC中,每一个中,每一个OLMCOLMC固定连接固定连接8 8个乘积项,不可编程。个乘积项,不可编程。三、三、GALGAL的输出逻辑宏单元(的输出逻辑宏单元(OLMCO
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