數(shù)字電路-(閻石版)-第八章-可編程邏輯器件

數(shù)字電路_(閻石版)_第八章__可編程邏輯器件第一頁，共31頁。第八章可編程邏輯器件第二頁，共31頁。第八章可編程邏輯器件

（PLD,ProgrammableLogicDevice）8.1概述一、PLD的基本特點1.數(shù)字集成電路從功能上有分為通用型、專用型兩大類2.PLD的特點：是一種按通用器件來生產(chǎn)，但邏輯功能是由用戶通過對器件編程來設(shè)定的數(shù)字系統(tǒng)第三頁，共31頁。二、PLD的發(fā)展和分類PROM是最早的PLDPAL可編程邏輯陣列FPLA現(xiàn)場可編程陣列邏輯GAL通用陣列邏輯EPLD可擦除的可編程邏輯器件FPGA現(xiàn)場可編程門陣列ISP-PLD在系統(tǒng)可編程的PLD第四頁，共31頁。三、LSI中用的邏輯圖符號第五頁，共31頁。8.2現(xiàn)場可編程邏輯陣列FPLA組合電路和時序電路結(jié)構(gòu)的通用形式A0~An-1W0W(2n-1)D0Dm第六頁，共31頁。8.2FPLA組合電路和時序電路結(jié)構(gòu)的通用形式第七頁，共31頁。8.3PAL（ProgrammableArrayLogic）8.3.1PAL的基本電路結(jié)構(gòu)一、基本結(jié)構(gòu)形式 可編程“與”陣列+固定“或”陣列+輸出電路 最簡單的形式為：二、編程單元出廠時，所有的交叉點均有熔絲第八頁，共31頁。8.3.2PAL的輸出電路結(jié)構(gòu)和反饋形式一.專用輸出結(jié)構(gòu)用途：產(chǎn)生組合邏輯電路第九頁，共31頁。二.可編程輸入/輸出結(jié)構(gòu)用途：組合邏輯電路，有三態(tài)控制可實現(xiàn)總線連接可將輸出作輸入用第十頁，共31頁。三.寄存器輸出結(jié)構(gòu)用途：產(chǎn)生時序邏輯電路第十一頁，共31頁。四.異或輸出結(jié)構(gòu)時序邏輯電路還可便于對“與-或”輸出求反第十二頁，共31頁。五.運算反饋結(jié)構(gòu)時序邏輯電路可產(chǎn)生A、B的十六種算術(shù)、邏輯運算第十三頁，共31頁。8.3.3PAL的應(yīng)用舉例第十四頁，共31頁。8.4通用邏輯陣列GAL8.4.1電路結(jié)構(gòu)形式可編程“與”陣列+固定“或”陣列+可編程輸出電路

OLMC編程單元采用E2CMOS可改寫第十五頁，共31頁。GAL16V8第十六頁，共31頁。8.4.2OLMC數(shù)據(jù)選擇器第十七頁，共31頁。8.4.3GAL的輸入和輸出特性GAL是一種較為理想的高輸入阻抗器件第十八頁，共31頁。GAL輸出緩沖級第十九頁，共31頁。8.5可擦除的可編程邏輯陣列EPLD一、結(jié)構(gòu)特點相當于“與-或”陣列（PAL）+OLMC二、采用EPROM工藝集成度提高第二十頁，共31頁。8.7現(xiàn)場可編程門陣列FPGA一、基本結(jié)構(gòu)1.IOB2.CLB3.互連資源4.SRAM第二十一頁，共31頁。1.IOB可以設(shè)置為輸入/輸出；輸入時可設(shè)置為：同步（經(jīng)觸發(fā)器） 異步（不經(jīng)觸發(fā)器）第二十二頁，共31頁。2.CLB本身包含了組合電路和觸發(fā)器，可構(gòu)成小的時序電路將許多CLB組合起來，可形成大系統(tǒng)第二十三頁，共31頁。3.互連資源第二十四頁，共31頁。4.SRAM

分布式

每一位觸發(fā)器控制一個編程點

第二十五頁，共31頁。二、編程數(shù)據(jù)的裝載數(shù)據(jù)可先放在EPROM或PC機中通電后，自行啟動FPGA內(nèi)部的一個時序控制邏輯電路，將在EPROM中存放的數(shù)據(jù)讀入FPGA的SRAM中“裝載”結(jié)束后，進入編程設(shè)定的工作狀態(tài)??！每次停電后，SRAM中數(shù)據(jù)消失下次工作仍需重新裝載第二十六頁，共31頁。8.8在系統(tǒng)可編程通用數(shù)字開關(guān)（ispGDS）ispGDS22的結(jié)構(gòu)框圖第二十七頁，共31頁。8.9PLD的編程以上各種PLD均需離線進行編程操作，使用開發(fā)系統(tǒng)一、開發(fā)系統(tǒng)硬件：計算機+編程器軟件：開發(fā)環(huán)境（軟件平臺）VHDL,Verilog 真值表，方程式，電路邏輯圖（Schematic）狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖（FSM）第二十八頁，共31頁。二、步驟抽象（系統(tǒng)設(shè)計采用Top-Down的設(shè)計方法）選定PLD選定開發(fā)系統(tǒng)編寫源程序（或輸入文件）調(diào)試，運行仿真，產(chǎn)生下載文件下載測試第二十九頁，共31頁。isp器件的編程