2022年数字电路基础阎石可编程逻辑器件 .pdf

本文由 baoyizhong0 贡献 ppt文档可能在WAP 端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。数字电子技术基础（第五版）教学课件数字电子技术基础第八章可编程逻辑器件第八章可编程逻辑器件（PLD,Programmable Logic Device）Device）8.1 概述 一、PLD的基本特点一、PLD的基本特点 1.数字集成电路从功能上有分为通用型、专用型两大类数字系统 2.PLD的特点：是一种按通用器件来生产，但逻辑功能是由 PLD 的特点：是一种按通用器件来生产，但逻辑功能是由用户通过对器件编程来设定的二、PLD的发展和分类二、PLD的发展和分类 PROM 是最早的PLD PROM 是最早的PLD 1.2.3.4.5.6.PAL 可编程逻辑阵列 FPLA 现场可编程阵列逻辑 GAL 通用阵列逻辑 EPLD 可擦除的可编程逻辑器件 FPGA 现场可编程门阵列 ISP-PLD 在系统可编程的PLD ISP 在系统可编程的 PLD 三、LSI 中用的逻辑图符号三、LSI 中用的逻辑图符号 8.2 现场可编程逻辑阵列 FPLA 组合电路和时序电路结构的通用形式 A0An-1 W0 D0 W(2n-1)Dm 组合电路和时序电路结构的通用形式 8.2 FPLA 可编程的“可编程的“与”阵列可编程的“+可编程的“或”阵列 8.3 PAL（Programmable Array Logic）PAL（Logic）8.3.1 PAL的基本电路结构 PAL的基本电路结构一、基本结构形式可编程“与”阵列+固定“或”阵列+可编程“与”阵列+固定“或”阵列+输出电路最简单的形式为：二、编程单元出厂时，所有的交叉点均有熔丝 8.3.2 PAL的输出电路结构和反馈形式 PAL 的输出电路结构和反馈形式一.专用输出结构用途：用途：产生组合逻辑电路二.可编程输入/输出结构可编程输入/用途：组合逻辑电路，用途：组合逻辑电路，有三态控制可实现总线连接可将输出作输入用三.寄存器输出结构用途：用途：产生时序逻辑电路四.异或输出结构时序逻辑电路还可便于对“还可便于对“与-或”输出求反五.运算反馈结构时序逻辑电路可产生 A、的十六种算术的十六种算术、可产生、B的十六种算术、逻辑运算 8.3.3 PAL的应用举例 PAL 的应用举例 8.4 通用逻辑阵列 GAL 8.4.1 电路结构形式可编程“与可编程“与”阵列 +固定“或”阵列 +可编程输出电路 OLMC 编程单元采用 E 采用 E2CMOS 可改写 GAL16V8 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 4 页 -8.4.2 OLMC 数据选择器 8.4.3 GAL的输入和输出特性 GAL 的输入和输出特性 GAL是一种较为理想的高输入阻抗器件 GAL是一种较为理想的高输入阻抗器件 GAL输出缓冲级 GAL 输出缓冲级 8.5 可擦除的可编程逻辑阵列EPLD 可擦除的可编程逻辑阵列EPLD 一、结构特点相当于“与-或”阵列（PAL）“与-或”阵列（PAL）+OLMC 二、采用EPROM 工艺二、采用 EPROM 工艺集成度提高 8.7 现场可编程门阵列FPGA 现场可编程门阵列FPGA 一、基本结构 1.IOB 2.CLB 3.互连资源 4.SRAM 1.IOB 可以设置为输入/输出；可以设置为输入/输出；输入时可设置为：同步（经触发器）输入时可设置为：同步（经触发器）异步（不经触发器）异步（不经触发器）2.CLB 本身包含了组合电路和触发器，本身包含了组合电路和触发器，可构成小的时序电路将许多 CLB组合起来，可形成大系统组合起来，将许多组合起来 3.互连资源 4.SRAM 分布式每一位触发器控制一个编程点二、编程数据的装载 1.数据可先放在数据可先放在EPROM 或 PC机中或 机中 2.通电后，自行启动FPGA内部的一通电后，自行启动内部的一个时序控制逻辑电路，将在个时序控制逻辑电路，EPROM 中存放的数据读入中存放的数据读入FPGA 中存放的数据读入的 SRAM 中 中 3.“装载”结束后，进入编程设定的装载”结束后，工作状态！每次停电后，SRAM 中数据消失下次工作仍需重新装载 8.8 在系统可编程通用数字开关（ispGDS）在系统可编程通用数字开关（ispGDS）ispGDS22的 ispGDS22 的 结构框图 8.9 PLD的编程 PLD 的编程以上各种PLD均需离线进行编程操作，使用开发系统以上各种PLD均需离线进行编程操作，使用开发系统一、开发系统 1.硬件：计算机+编程器硬件：计算机+2.软件：开发环境（软件平台）VHDL,Verilog 真值表，方程式，电路逻辑图（Schematic）真值表，方程式，电路逻辑图（Schematic）状态转换图（FSM）FSM）二、步骤?抽象（系统设计采用Top-Down的设计方法）抽象（系统设计采用Top-Down的设计方法）?选定 PLD 选定 PLD?选定开发系统?编写源程序（或输入文件）?调试，运行仿真，产生下载文件?下载?测试 isp器件的编程接口（Lattice）isp器件的编程接口（Lattice）开发环境使用 ispPLD 的优点：使用 ispPLD 的优点：?*不再需要专用编程器?*为硬件的软件化提供可能?*为实现硬件的远程构建提供可能 1本文由 baoyizhong0 贡献 ppt文档可能在WAP 端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。数字电子技术基础（第五版）教学课件数字电子技术基础第八章可编程逻辑器件名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 4 页 -第八章可编程逻辑器件（PLD,Programmable Logic Device）Device）8.1 概述 一、PLD的基本特点一、PLD的基本特点 1.数字集成电路从功能上有分为通用型、专用型两大类数字系统 2.PLD的特点：是一种按通用器件来生产，但逻辑功能是由 PLD 的特点：是一种按通用器件来生产，但逻辑功能是由用户通过对器件编程来设定的二、PLD的发展和分类二、PLD的发展和分类 PROM 是最早的PLD PROM 是最早的PLD 1.2.3.4.5.6.PAL 可编程逻辑阵列 FPLA 现场可编程阵列逻辑 GAL 通用阵列逻辑 EPLD 可擦除的可编程逻辑器件 FPGA 现场可编程门阵列 ISP-PLD 在系统可编程的PLD ISP 在系统可编程的 PLD 三、LSI 中用的逻辑图符号三、LSI 中用的逻辑图符号 8.2 现场可编程逻辑阵列 FPLA 组合电路和时序电路结构的通用形式 A0An-1 W0 D0 W(2n-1)Dm 组合电路和时序电路结构的通用形式 8.2 FPLA 可编程的“可编程的“与”阵列可编程的“+可编程的“或”阵列 8.3 PAL（Programmable Array Logic）PAL（Logic）8.3.1 PAL的基本电路结构 PAL的基本电路结构一、基本结构形式可编程“与”阵列+固定“或”阵列+可编程“与”阵列+固定“或”阵列+输出电路最简单的形式为：二、编程单元出厂时，所有的交叉点均有熔丝 8.3.2 PAL的输出电路结构和反馈形式 PAL 的输出电路结构和反馈形式一.专用输出结构用途：用途：产生组合逻辑电路二.可编程输入/输出结构可编程输入/用途：组合逻辑电路，用途：组合逻辑电路，有三态控制可实现总线连接可将输出作输入用三.寄存器输出结构用途：用途：产生时序逻辑电路四.异或输出结构时序逻辑电路还可便于对“还可便于对“与-或”输出求反五.运算反馈结构时序逻辑电路可产生 A、的十六种算术的十六种算术、可产生、B的十六种算术、逻辑运算 8.3.3 PAL的应用举例 PAL 的应用举例 8.4 通用逻辑阵列 GAL 8.4.1 电路结构形式可编程“与可编程“与”阵列 +固定“或”阵列 +可编程输出电路 OLMC 编程单元采用 E 采用 E2CMOS 可改写 GAL16V8 8.4.2 OLMC 数据选择器 8.4.3 GAL的输入和输出特性 GAL 的输入和输出特性 GAL是一种较为理想的高输入阻抗器件 GAL是一种较为理想的高输入阻抗器件 GAL输出缓冲级 GAL 输出缓冲级名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 4 页 -8.5 可擦除的可编程逻辑阵列EPLD 可擦除的可编程逻辑阵列EPLD 一、结构特点相当于“与-或”阵列（PAL）“与-或”阵列（PAL）+OLMC 二、采用EPROM 工艺二、采用 EPROM 工艺集成度提高 8.7 现场可编程门阵列FPGA 现场可编程门阵列FPGA 一、基本结构 1.IOB 2.CLB 3.互连资源 4.SRAM 1.IOB 可以设置为输入/输出；可以设置为输入/输出；输入时可设置为：同步（经触发器）输入时可设置为：同步（经触发器）异步（不经触发器）异步（不经触发器）2.CLB 本身包含了组合电路和触发器，本身包含了组合电路和触发器，可构成小的时序电路将许多 CLB组合起来，可形成大系统组合起来，将许多组合起来 3.互连资源 4.SRAM 分布式每一位触发器控制一个编程点二、编程数据的装载 1.数据可先放在数据可先放在EPROM 或 PC机中或 机中 2.通电后，自行启动FPGA内部的一通电后，自行启动内部的一个时序控制逻辑电路，将在个时序控制逻辑电路，EPROM 中存放的数据读入中存放的数据读入FPGA 中存放的数据读入的 SRAM 中 中 3.“装载”结束后，进入编程设定的装载”结束后，工作状态！每次停电后，SRAM 中数据消失下次工作仍需重新装载 8.8 在系统可编程通用数字开关（ispGDS）在系统可编程通用数字开关（ispGDS）ispGDS22的 ispGDS22 的 结构框图 8.9 PLD的编程 PLD 的编程以上各种PLD均需离线进行编程操作，使用开发系统以上各种PLD均需离线进行编程操作，使用开发系统一、开发系统 1.硬件：计算机+编程器硬件：计算机+2.软件：开发环境（软件平台）VHDL,Verilog 真值表，方程式，电路逻辑图（Schematic）真值表，方程式，电路逻辑图（Schematic）状态转换图（FSM）FSM）二、步骤?抽象（系统设计采用Top-Down的设计方法）抽象（系统设计采用Top-Down的设计方法）?选定 PLD 选定 PLD?选定开发系统?编写源程序（或输入文件）?调试，运行仿真，产生下载文件?下载?测试 isp器件的编程接口（Lattice）isp器件的编程接口（Lattice）开发环境使用 ispPLD 的优点：使用 ispPLD 的优点：?*不再需要专用编程器?*为硬件的软件化提供可能?*为实现硬件的远程构建提供可能1 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 4 页 -