第22章存储器和可编程逻辑器件.ppt

第第22章章 存储器和可编程逻辑器件存储器和可编程逻辑器件22.1 只读存储器只读存储器22.2 随机存取存储器随机存取存储器22.3 可编程逻辑器件可编程逻辑器件本章要求本章要求1.1.了解了解了解了解ROM,RAM,PROM,EPROMROM,RAM,PROM,EPROM和和和和ROMROM 的结构和工作原理及功能的区别；的结构和工作原理及功能的区别；的结构和工作原理及功能的区别；的结构和工作原理及功能的区别；第第22章章 存储器和可编程逻辑器件存储器和可编程逻辑器件2.2.了解了解了解了解常用可编程逻辑器件在实际中的应用；常用可编程逻辑器件在实际中的应用；常用可编程逻辑器件在实际中的应用；常用可编程逻辑器件在实际中的应用；3.3.会会会会用可编程逻辑器件用可编程逻辑器件用可编程逻辑器件用可编程逻辑器件构成简单的逻辑函数构成简单的逻辑函数构成简单的逻辑函数构成简单的逻辑函数半导体存储器分类：半导体存储器分类：半导体存储器分类：半导体存储器分类：按功能按功能按功能按功能只读存储器（只读存储器（只读存储器（只读存储器（ROMROM）随机存取存储器（随机存取存储器（随机存取存储器（随机存取存储器（RAMRAM）按元件按元件按元件按元件双极型存储器双极型存储器双极型存储器双极型存储器:速度快，功耗大。速度快，功耗大。速度快，功耗大。速度快，功耗大。MOSMOS型存储器：速度较慢，功耗小，型存储器：速度较慢，功耗小，型存储器：速度较慢，功耗小，型存储器：速度较慢，功耗小，集成度高。集成度高。集成度高。集成度高。22.1 只读存储器只读存储器22.1.1 ROM22.1.1 ROM的结构框图的结构框图的结构框图的结构框图 只读存储器（只读存储器（只读存储器（只读存储器（ROMROM），它存储，它存储，它存储，它存储的信息是固定不变的信息是固定不变的信息是固定不变的信息是固定不变的。工作时，只能读出信息，不能随时写入信息。的。工作时，只能读出信息，不能随时写入信息。的。工作时，只能读出信息，不能随时写入信息。的。工作时，只能读出信息，不能随时写入信息。图图图图22.1.1 ROM22.1.1 ROM的结构框图的结构框图的结构框图的结构框图存储输出存储输出存储输出存储输出读出电路读出电路读出电路读出电路存储矩阵存储矩阵存储矩阵存储矩阵地地地地址址址址译译译译码码码码器器器器N N MM位线位线位线位线（数据线）（数据线）（数据线）（数据线）字线（选择线）字线（选择线）字线（选择线）字线（选择线）地址输入地址输入地址输入地址输入A AN-1N-1A A1 1A A0 0.WW0 0WW1 1WWnN-1nN-1D DM-1M-1D D0 0D D1 1.表示存表示存表示存表示存储容量储容量储容量储容量 1.1.存储矩阵：存储矩阵：存储矩阵：存储矩阵：由存储单元构成，一个存储单元存由存储单元构成，一个存储单元存由存储单元构成，一个存储单元存由存储单元构成，一个存储单元存储一位二进制数码储一位二进制数码储一位二进制数码储一位二进制数码“1”“1”或或或或“0”“0”。存储器是以字为单。存储器是以字为单。存储器是以字为单。存储器是以字为单位进行存储的。图位进行存储的。图位进行存储的。图位进行存储的。图22.1.122.1.1中有中有中有中有N N MM个存储单元。个存储单元。个存储单元。个存储单元。2.2.地址译码器：地址译码器：地址译码器：地址译码器：为了存取的方便，给每组存储单为了存取的方便，给每组存储单为了存取的方便，给每组存储单为了存取的方便，给每组存储单元以确定的标号，这个标号称为地址。图元以确定的标号，这个标号称为地址。图元以确定的标号，这个标号称为地址。图元以确定的标号，这个标号称为地址。图22.1.122.1.1中，中，中，中，WW0 0 WWN-1N-1称为字单元的地址选择线，简称字线；地址称为字单元的地址选择线，简称字线；地址称为字单元的地址选择线，简称字线；地址称为字单元的地址选择线，简称字线；地址译码器根据输入的代码从译码器根据输入的代码从译码器根据输入的代码从译码器根据输入的代码从WW0 0 WWN-1N-1条字线中选择一条条字线中选择一条条字线中选择一条条字线中选择一条字线，确定与地址代码相对应的一组存储单元位置。字线，确定与地址代码相对应的一组存储单元位置。字线，确定与地址代码相对应的一组存储单元位置。字线，确定与地址代码相对应的一组存储单元位置。被选中的一组存储单元中的各位数码经位线被选中的一组存储单元中的各位数码经位线被选中的一组存储单元中的各位数码经位线被选中的一组存储单元中的各位数码经位线D D0 0 D DM-1M-1传送到数据输出端。传送到数据输出端。传送到数据输出端。传送到数据输出端。ROM ROM主要结构主要结构主要结构主要结构存储矩阵存储矩阵存储矩阵存储矩阵地址译码器地址译码器地址译码器地址译码器22.1.2 ROM的工作原理的工作原理图图图图22.1.222.1.2二极管二极管二极管二极管 ROM ROM电路电路电路电路1 11 1A0A1字线字线位线位线读出电路读出电路地址译码器地址译码器存储矩阵存储矩阵存储输出存储输出地址输入地址输入W0W1W2W3D0D1D2D3A1A0+UA0A1存存存存“1”“1”存存存存“0”“0”(1)(1)存储矩阵存储矩阵存储矩阵存储矩阵22.1.2 ROM的工作原理的工作原理 1.1.二极管构成的二极管构成的二极管构成的二极管构成的ROMROM的工作原理的工作原理的工作原理的工作原理 图中的存储矩阵有图中的存储矩阵有图中的存储矩阵有图中的存储矩阵有四条字线和四条位线四条字线和四条位线四条字线和四条位线四条字线和四条位线。共有。共有。共有。共有十六个交叉点，每个交叉点都可看作一个存储单元。十六个交叉点，每个交叉点都可看作一个存储单元。十六个交叉点，每个交叉点都可看作一个存储单元。十六个交叉点，每个交叉点都可看作一个存储单元。交叉点处接有二极管时交叉点处接有二极管时交叉点处接有二极管时交叉点处接有二极管时,相当于存相当于存相当于存相当于存“1”“1”；交叉点处；交叉点处；交叉点处；交叉点处没有接二极管时，相当于存没有接二极管时，相当于存没有接二极管时，相当于存没有接二极管时，相当于存“0”“0”；如：字线如：字线如：字线如：字线WW0 0与位线有四个交叉点与位线有四个交叉点与位线有四个交叉点与位线有四个交叉点,其中与位线其中与位线其中与位线其中与位线D D0 0和和和和D D2 2交叉处接有二极管。当选中交叉处接有二极管。当选中交叉处接有二极管。当选中交叉处接有二极管。当选中WW0 0(为高电平为高电平为高电平为高电平)字线时，字线时，字线时，字线时，两个二极管导通，使位线两个二极管导通，使位线两个二极管导通，使位线两个二极管导通，使位线D D0 0和和和和D D2 2为为为为“1”“1”,这相当于这相当于这相当于这相当于接有二极管的交叉点存接有二极管的交叉点存接有二极管的交叉点存接有二极管的交叉点存“1”“1”。22.1.2 ROM的工作原理的工作原理 交叉点处没有接二极管处，相当于存交叉点处没有接二极管处，相当于存交叉点处没有接二极管处，相当于存交叉点处没有接二极管处，相当于存“0”“0”；位；位；位；位线线线线D D1 1和和和和D D3 3为为为为“0”“0”,这相当于没接有二极管的交叉点这相当于没接有二极管的交叉点这相当于没接有二极管的交叉点这相当于没接有二极管的交叉点存存存存“0”“0”。ROMROM的特点：存储单元存的特点：存储单元存的特点：存储单元存的特点：存储单元存“0”“0”还是存还是存还是存还是存“1”“1”是在设是在设是在设是在设计和制造时已确定，不能改变；而且存入信息后，计和制造时已确定，不能改变；而且存入信息后，计和制造时已确定，不能改变；而且存入信息后，计和制造时已确定，不能改变；而且存入信息后，即使断开电源，所存信息也不会消失，所以即使断开电源，所存信息也不会消失，所以即使断开电源，所存信息也不会消失，所以即使断开电源，所存信息也不会消失，所以ROMROM也也也也称固定存储器。称固定存储器。称固定存储器。称固定存储器。(2)(2)地址译码器地址译码器地址译码器地址译码器 图中是一个二极管译码器，两位地址代码图中是一个二极管译码器，两位地址代码图中是一个二极管译码器，两位地址代码图中是一个二极管译码器，两位地址代码A A1 1A A0 0可指定可指定可指定可指定四四四四个不同的地址。个不同的地址。个不同的地址。个不同的地址。22.1.2 ROM的工作原理的工作原理四个地址的逻辑式分别为：四个地址的逻辑式分别为：四个地址的逻辑式分别为：四个地址的逻辑式分别为：地址译码器特点：地址译码器特点：地址译码器特点：地址译码器特点：(1)N (1)N取一译码：即取一译码：即取一译码：即取一译码：即N N条字线中，每次只能选中条字线中，每次只能选中条字线中，每次只能选中条字线中，每次只能选中一条字线。图示电路为四选一译码。一条字线。图示电路为四选一译码。一条字线。图示电路为四选一译码。一条字线。图示电路为四选一译码。(2)(2)最小项译码：最小项译码：最小项译码：最小项译码：n n个地址输入变量个地址输入变量个地址输入变量个地址输入变量A A0 0 A An n最小项最小项最小项最小项的数目为的数目为的数目为的数目为N=2N=2n n。图示电路最小项为四个。图示电路最小项为四个。图示电路最小项为四个。图示电路最小项为四个。地址译码器是一个地址译码器是一个地址译码器是一个地址译码器是一个“与与与与”逻辑阵列逻辑阵列逻辑阵列逻辑阵列22.1.2 ROM的工作原理的工作原理表表表表22.1.1 22.1.1 最小项最小项最小项最小项译码和译码和译码和译码和N N选一译码选一译码选一译码选一译码地址码地址码地址码地址码A A0 0A A1 10 00 00 10 11 01 01 11 1最小项及编号最小项及编号最小项及编号最小项及编号N N选选选选一译码一译码一译码一译码存储内容存储内容存储内容存储内容WW0 0WW1 1WW2 2WW3 3D D0 0D D1 1D D2 2D D3 3mm0 0mm1 1mm2 2mm3 3 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0从图从图从图从图22.1.222.1.2中可看出：中可看出：中可看出：中可看出：地址译码器是一个地址译码器是一个地址译码器是一个地址译码器是一个“与与与与”逻辑阵列逻辑阵列逻辑阵列逻辑阵列22.1.3 ROM的阵列图的阵列图存储矩阵是一个存储矩阵是一个存储矩阵是一个存储矩阵是一个“或或或或”逻辑阵列逻辑阵列逻辑阵列逻辑阵列W3=A1A0m3m2W2=A1A0m1W1=A1A0m0W0=A1A0A0A1地地址址译译码码器器D3D2D1D0图图图图22.1.3 22.1.3 简化的简化的简化的简化的 ROM ROM存储矩阵阵列图存储矩阵阵列图存储矩阵阵列图存储矩阵阵列图有二极管有二极管有二极管有二极管无二极管无二极管无二极管无二极管2.2.双极型晶体管和双极型晶体管和双极型晶体管和双极型晶体管和MOSMOS场效应管构成的存储矩阵场效应管构成的存储矩阵场效应管构成的存储矩阵场效应管构成的存储矩阵图图图图22.1.4 22.1.4 双极型存储矩阵双极型存储矩阵双极型存储矩阵双极型存储矩阵存存存存“1”“1”存存存存“0”“0”D3D2D1D0W2W1W0+UDDW32.2.双极型晶体管和双极型晶体管和双极型晶体管和双极型晶体管和MOSMOS场效应管构成的存储矩阵场效应管构成的存储矩阵场效应管构成的存储矩阵场效应管构成的存储矩阵 “1”“0”“0”“0”选中选中选中选中 1 1 0 1D3D2D1D0W2W1W0+UDDW3导通导通导通导通1 1D31 1D21 1D11 1D0W0W1W2W3负载管负载管+UDD图图图图22.1.5 MOS22.1.5 MOS型存储矩阵型存储矩阵型存储矩阵型存储矩阵“1”“0”“0”“0”选中选中选中选中 0 0 1 0 1 1 0 1导通导通导通导通1.ROM1.ROM构成的全加器构成的全加器构成的全加器构成的全加器22.1.4 ROM的应用举例的应用举例 在数字系统中在数字系统中在数字系统中在数字系统中ROMROM的应用十分广泛，如组合的应用十分广泛，如组合的应用十分广泛，如组合的应用十分广泛，如组合逻辑、波形变换、字符产生以及计算机的数据和逻辑、波形变换、字符产生以及计算机的数据和逻辑、波形变换、字符产生以及计算机的数据和逻辑、波形变换、字符产生以及计算机的数据和程序存储等。程序存储等。程序存储等。程序存储等。输入变量输入变量输入变量输入变量A 加数加数B 加数加数C0 低位进位数低位进位数输出变量输出变量输出变量输出变量S 本位和本位和C0 向高位进位数向高位进位数22.1.4 ROM的应用举例的应用举例A B C0十进制十进制十进制十进制最小项最小项最小项最小项被选中被选中被选中被选中字线字线字线字线最小项最小项最小项最小项编号编号编号编号位线位线位线位线S SC C 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 10 01 12 23 34 45 56 67 7A AB BC C0 0A AB BC C0 0A AB BA AC C0 0A AC C0 0B BC C0 0B BC C0 0A AB BB BC C0 0A AC C0 0B BA AWW0 0=1=1WW1 1=1=1WW2 2=1=1WW3 3=1=1WW4 4=1=1WW5 5=1=1WW6 6=1=1WW7 7=1=1mm0 0mm1 1mm2 2mm3 3mm4 4mm5 5mm6 6mm7 7 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 表表表表22.1.222.1.2全加器逻辑状态及三变量最小项编码全加器逻辑状态及三变量最小项编码全加器逻辑状态及三变量最小项编码全加器逻辑状态及三变量最小项编码根据表根据表22.1.2可得：可得：WOm0W1m1W2m2W3m3W4m4W5m5W6m6W7m7SCABC最最最最小小小小项项项项译译译译码码码码器器器器图图图图22.1.6 ROM22.1.6 ROM构成的全加器构成的全加器构成的全加器构成的全加器WOm0W1m1W2m2W3m3W4m4W5m5W6m6W7m7SCABC最最小小项项译译码码器器011选中选中选中选中01如：如：如：如：2.ROM2.ROM构成的字符发生器构成的字符发生器构成的字符发生器构成的字符发生器22.1.4 ROM的应用举例的应用举例 字符发生器常用于显示终端、打印机及其其字符发生器常用于显示终端、打印机及其其字符发生器常用于显示终端、打印机及其其字符发生器常用于显示终端、打印机及其其它一些数字装置。将各种字母、数字等字符事先它一些数字装置。将各种字母、数字等字符事先它一些数字装置。将各种字母、数字等字符事先它一些数字装置。将各种字母、数字等字符事先存储在存储在存储在存储在ROMROM的存储矩阵中，再以适当的方式给出的存储矩阵中，再以适当的方式给出的存储矩阵中，再以适当的方式给出的存储矩阵中，再以适当的方式给出地址码，某个字符就能读出来，并驱动显示器显地址码，某个字符就能读出来，并驱动显示器显地址码，某个字符就能读出来，并驱动显示器显地址码，某个字符就能读出来，并驱动显示器显示。示。示。示。下面用下面用下面用下面用ROMROM构成的字符发生器显示字母构成的字符发生器显示字母构成的字符发生器显示字母构成的字符发生器显示字母R R来来来来说明其工作原理。说明其工作原理。说明其工作原理。说明其工作原理。图图图图22.1.8 22.1.8 字符显示原理图字符显示原理图字符显示原理图字符显示原理图(b)WOW1W2W3W4W5W6(a)000001010011100101110D4D3D2D1D0行行译译码码器器A2A1A0读出电路读出电路 由图可看出该字符显示器由由图可看出该字符显示器由7行行5 列构成存储矩列构成存储矩阵，将字母阵，将字母R的形状分割成若干部分并在相应的单的形状分割成若干部分并在相应的单元存入信息元存入信息“1”。当地址输入由。当地址输入由 000110周期地周期地循环变化时循环变化时,即可逐行扫描各字线即可逐行扫描各字线,把字线把字线W0 W7所存储的字母所存储的字母“R”的字形信息从位线的字形信息从位线D0 D4读出。读出。使显示设备一行行的显示出图使显示设备一行行的显示出图22.1.8(b)的字形。的字形。22.2 随机存取存储器随机存取存储器 随机存取存储器（随机存取存储器（随机存取存储器（随机存取存储器（RAMRAM），它能随时从任何，它能随时从任何，它能随时从任何，它能随时从任何一个指定地址的存储单元中取出（读出）信息，一个指定地址的存储单元中取出（读出）信息，一个指定地址的存储单元中取出（读出）信息，一个指定地址的存储单元中取出（读出）信息，也也也也可随时将信息存入（写入）任何一个指定的地址单可随时将信息存入（写入）任何一个指定的地址单可随时将信息存入（写入）任何一个指定的地址单可随时将信息存入（写入）任何一个指定的地址单元中。因此也称为读元中。因此也称为读元中。因此也称为读元中。因此也称为读/写存储器。写存储器。写存储器。写存储器。优点：优点：优点：优点：读读读读/写方便写方便写方便写方便缺点：缺点：缺点：缺点：信息容易丢失，一旦断电，所存储器的信信息容易丢失，一旦断电，所存储器的信信息容易丢失，一旦断电，所存储器的信信息容易丢失，一旦断电，所存储器的信息会随之消失，不利于数据的长期保存。息会随之消失，不利于数据的长期保存。息会随之消失，不利于数据的长期保存。息会随之消失，不利于数据的长期保存。地址输入地址输入An-1A0A1地地址址译译码码器器存储矩阵存储矩阵数据线数据线读写读写/控制电路控制电路读读/写控制写控制(R/W)片选片选(CS)输入输入/输出输出 I/O.22.2.1 RAM22.2.1 RAM的结构和工作原理的结构和工作原理的结构和工作原理的结构和工作原理图图图图22.2.1 RAM22.2.1 RAM的结构框图的结构框图的结构框图的结构框图 1.1.存储矩阵：存储矩阵：存储矩阵：存储矩阵：由存储单元构成，一个存储单元存由存储单元构成，一个存储单元存由存储单元构成，一个存储单元存由存储单元构成，一个存储单元存储一位二进制数码储一位二进制数码储一位二进制数码储一位二进制数码“1”“1”或或或或“0”“0”。与。与。与。与ROMROM不同的是不同的是不同的是不同的是RAMRAM存储单元的数据不是预先固定的，而是取决于外存储单元的数据不是预先固定的，而是取决于外存储单元的数据不是预先固定的，而是取决于外存储单元的数据不是预先固定的，而是取决于外部输入信息，其存储单元必须由具有记忆功能的电路部输入信息，其存储单元必须由具有记忆功能的电路部输入信息，其存储单元必须由具有记忆功能的电路部输入信息，其存储单元必须由具有记忆功能的电路构成。构成。构成。构成。2.2.地址译码器：地址译码器：地址译码器：地址译码器：也是也是也是也是N N取一译码器。取一译码器。取一译码器。取一译码器。3.3.读读读读/写控制电路：写控制电路：写控制电路：写控制电路：当当当当R R/WW=1=1时，执行读操作，时，执行读操作，时，执行读操作，时，执行读操作，R R/WW=0=0时，执行写操作。时，执行写操作。时，执行写操作。时，执行写操作。4.4.片选控制：片选控制：片选控制：片选控制：当当当当CSCS=0=0时，选中该片时，选中该片时，选中该片时，选中该片RAMRAM工作，工作，工作，工作，CSCS=1=1时该片时该片时该片时该片RAMRAM不工作。不工作。不工作。不工作。22.2.2 RAM22.2.2 RAM芯片简介芯片简介芯片简介芯片简介MOSMOS型型型型RAMRAM静态静态静态静态RAMRAM：管子数目多，功耗大，管子数目多，功耗大，管子数目多，功耗大，管子数目多，功耗大，但只要不断电，信息就永久保存。但只要不断电，信息就永久保存。但只要不断电，信息就永久保存。但只要不断电，信息就永久保存。动态动态动态动态RAMRAM：集成度高，功耗小，集成度高，功耗小，集成度高，功耗小，集成度高，功耗小，但必须定期给电容补充电荷，以但必须定期给电容补充电荷，以但必须定期给电容补充电荷，以但必须定期给电容补充电荷，以防存储信息的丢失。防存储信息的丢失。防存储信息的丢失。防存储信息的丢失。一般情况下，大容量的存储器使用动态一般情况下，大容量的存储器使用动态一般情况下，大容量的存储器使用动态一般情况下，大容量的存储器使用动态RAMRAM；小；小；小；小容量的存储器使用静态容量的存储器使用静态容量的存储器使用静态容量的存储器使用静态RAMRAM。21142114静态静态静态静态RAMRAM的的的的外外外外引线排列图引线排列图引线排列图引线排列图22.2.222.2.2。9GNDCS8A27A16A05A34A43A52A61I/O0A9A8A7UCC121011141315161718I/O1I/O2I/O3R/W2114RAM图图图图22.2.2 2114RAM22.2.2 2114RAM外引线排列图外引线排列图外引线排列图外引线排列图容量：容量：1024字字 4位位地址线：地址线：A9A0(210=1024)数据线：数据线：I/O3 I/O022.2.3 RAM22.2.3 RAM的扩展的扩展的扩展的扩展图图图图22.2.3 2114RAM22.2.3 2114RAM位数扩展位数扩展位数扩展位数扩展将几片的地址端、将几片的地址端、R/W端、端、CS端并接在一起端并接在一起A9 A0 R/W CSRAM2114(1)I/O3I/O7I/O6I/O2IO/5I/O1I/O4I/O0A9 A0 R/W CSI/O3I/O2RAM2114(2)I/O1I/O0I/O0I/O3I/O2I/O1高四位高四位低四位低四位A9A0R/WCS地址码地址码1.RAM1.RAM位数位数位数位数的扩展的扩展的扩展的扩展2.RAM2.RAM字数的扩展字数的扩展字数的扩展字数的扩展A A1111 A A0 0十二根地址线，十二根地址线，十二根地址线，十二根地址线，组成组成组成组成40964096字字字字 4 4位的位的位的位的RAMRAM图图图图22.2.3 2114RAM22.2.3 2114RAM字数扩展字数扩展字数扩展字数扩展.RAM 21114(1)I/O(2)I/O(3)I/O(4)I/OA11A10A11A102/4线线译译码码器器R/WA0A9I/O3I/O2I/O1I/O0A11A10A11A10A11A10A9 A0R/W CSA9 A0R/W CSA9 A0R/W CSA9 A0R/W CS图图图图22.2.3 22.2.3 用四片用四片用四片用四片2114RAM2114RAM字数扩展字数扩展字数扩展字数扩展.RAM 21114(1)I/O(2)I/O(3)I/O(4)I/OA11A10A11A102/4线线译译码码器器R/WA0A9I/O3I/O2I/O1I/O0A11A10A11A10A11A10A9 A0R/W CSA9 A0R/W CSA9 A0R/W CSA9 A0R/W CS00选中选中选中选中0 可编程逻辑器件（可编程逻辑器件（可编程逻辑器件（可编程逻辑器件（PLDPLD）它是由用户自行定义功）它是由用户自行定义功）它是由用户自行定义功）它是由用户自行定义功能（编程）的一类逻辑器件的总称。能（编程）的一类逻辑器件的总称。能（编程）的一类逻辑器件的总称。能（编程）的一类逻辑器件的总称。图图图图22.3.1 PLD22.3.1 PLD的结构框图的结构框图的结构框图的结构框图输入电路输入电路 与与 阵列阵列 或或 阵列阵列输出电路输出电路.22.3 可编程逻辑器件可编程逻辑器件PLDPLD中常用逻辑符号的含义中常用逻辑符号的含义中常用逻辑符号的含义中常用逻辑符号的含义 在图在图在图在图(a)(a)中中中中,多个输入端多个输入端多个输入端多个输入端“与与与与”门只用一根输入门只用一根输入门只用一根输入门只用一根输入线表示，称线表示，称线表示，称线表示，称乘积线乘积线乘积线乘积线。输入变量。输入变量。输入变量。输入变量A A、B B、C C的输入线和的输入线和的输入线和的输入线和乘积线的交点有三种情况：乘积线的交点有三种情况：乘积线的交点有三种情况：乘积线的交点有三种情况：(1)(1)黑点黑点黑点黑点“”“”表示该点表示该点表示该点表示该点为固定连接点，用户不能改变。为固定连接点，用户不能改变。为固定连接点，用户不能改变。为固定连接点，用户不能改变。(2)(2)叉点叉点叉点叉点“”表示表示表示表示该点为用户定义编程点，出厂时此点是接通的该点为用户定义编程点，出厂时此点是接通的该点为用户定义编程点，出厂时此点是接通的该点为用户定义编程点，出厂时此点是接通的,用用用用户可根据需要断开或保持接通。户可根据需要断开或保持接通。户可根据需要断开或保持接通。户可根据需要断开或保持接通。(3)(3)既无黑点既无黑点既无黑点既无黑点“”“”也无叉点也无叉点也无叉点也无叉点“”时，表示该点是断开的或编程时擦时，表示该点是断开的或编程时擦时，表示该点是断开的或编程时擦时，表示该点是断开的或编程时擦除的，其对应的变量除的，其对应的变量除的，其对应的变量除的，其对应的变量B B不是不是不是不是“与与与与”门的输入量。门的输入量。门的输入量。门的输入量。A B C&YY=AC(a)ACB1Y(b)Y=A+C1Y(c)Y1=AY2=AAY1Y2图图图图22.3.2 PLD22.3.2 PLD阵列中的逻辑符号阵列中的逻辑符号阵列中的逻辑符号阵列中的逻辑符号22.3.1 22.3.1 可编程只读存储器可编程只读存储器可编程只读存储器可编程只读存储器1.1.一次编程性只读存储器一次编程性只读存储器一次编程性只读存储器一次编程性只读存储器（PROMPROM）厂家制造厂家制造厂家制造厂家制造PROMPROM时，使存储矩阵（时，使存储矩阵（时，使存储矩阵（时，使存储矩阵（“或或或或”阵列）阵列）阵列）阵列）的所有存储单元的内容全为的所有存储单元的内容全为的所有存储单元的内容全为的所有存储单元的内容全为“1”“1”（或（或（或（或“0”“0”），用），用），用），用户可根据自己的需要自行确定存储单元的内容。户可根据自己的需要自行确定存储单元的内容。户可根据自己的需要自行确定存储单元的内容。户可根据自己的需要自行确定存储单元的内容。图图图图22.3.3 22.3.3 由二极管和熔断丝构成的存储单元由二极管和熔断丝构成的存储单元由二极管和熔断丝构成的存储单元由二极管和熔断丝构成的存储单元熔断丝熔断丝位线位线字线字线存储存储“1”存储存储“0”图图图图22.3.4 PROM22.3.4 PROM的阵列图的阵列图的阵列图的阵列图A211A11A0&11D2D111D011 或或 阵列阵列 与与 阵列阵列WOW1W2W3W4W5W6W7固定固定“与与”阵列阵列可编程可编程“或或”阵列阵列 例例例例1:1:图图图图22.3.522.3.5是用是用是用是用PROMPROM构成的阶梯波信号发生构成的阶梯波信号发生构成的阶梯波信号发生构成的阶梯波信号发生器，输出电压器，输出电压器，输出电压器，输出电压u u0 0的波形由的波形由的波形由的波形由P P图。图。图。图。ROMROM存储的内容决存储的内容决存储的内容决存储的内容决定。今需生产图定。今需生产图定。今需生产图定。今需生产图22.3.622.3.6所示阶梯波信号，试列出所示阶梯波信号，试列出所示阶梯波信号，试列出所示阶梯波信号，试列出PROMPROM的编码表并画出的编码表并画出的编码表并画出的编码表并画出PROMPROM的编程阵列。说明：的编程阵列。说明：的编程阵列。说明：的编程阵列。说明：图中电子开关由图中电子开关由图中电子开关由图中电子开关由PROMPROM位线电平控制，当位线电平控制，当位线电平控制，当位线电平控制，当D=1D=1时，时，时，时，开关接基准电压开关接基准电压开关接基准电压开关接基准电压-U UR R;当当当当D=0D=0时，开关接地。时，开关接地。时，开关接地。时，开关接地。解：解：解：解：(1)(1)根据反相加法运算电路可得出阶梯波电压根据反相加法运算电路可得出阶梯波电压根据反相加法运算电路可得出阶梯波电压根据反相加法运算电路可得出阶梯波电压u u0 0u10RR/2u11R/4u12R/8u13A0D0D1A1D2A2D3A3PROM二二进进制制计计数数器器CURRR2+-u0RD电子开关电子开关图图图图22.3.5 22.3.5 用用用用PROMPROM构成阶梯波发生器构成阶梯波发生器构成阶梯波发生器构成阶梯波发生器uO O102 3 4 5 6 7 8 9 1011 1213141516C4UR8UR图图图图22.3.6 22.3.6 阶梯波阶梯波阶梯波阶梯波uoC C0 01 12 23 34 45 56 67 7A A0 0表表表表22.3.1 PROM22.3.1 PROM的编程表的编程表的编程表的编程表9 91010111112128 8A A1 1A A2 2A A3 3D D0 0D D1 1D D2 2D D3 30 0 0 0 0 1 0 00 0 0 0 0 1 0 00 0 0 1 0 1 0 10 0 0 1 0 1 0 10 0 1 0 0 1 1 00 0 1 0 0 1 1 00 0 1 1 0 1 1 10 0 1 1 0 1 1 10 1 0 0 1 0 0 00 1 0 0 1 0 0 00 1 0 1 0 1 1 10 1 0 1 0 1 1 10 1 1 0 0 1 1 00 1 1 0 0 1 1 00 1 1 1 0 1 0 10 1 1 1 0 1 0 11 0 0 0 0 1 0 01 0 0 0 0 1 0 01 0 0 1 0 0 1 11 0 0 1 0 0 1 11 0 1 0 0 0 1 01 0 1 0 0 0 1 01 0 1 1 0 0 0 11 0 1 1 0 0 0 11 1 0 0 0 0 0 01 1 0 0 0 0 0 04 4U UR R5 5U UR R6 6U UR R7 7U UR R8 8U UR R7 7U UR R6 6U UR R5 5U UR R4 4U UR R2 2U UR R1 1U UR R0 03 3U UR R(2)(2)由电压由电压由电压由电压u u0 0的关系式及其波形列出的关系式及其波形列出的关系式及其波形列出的关系式及其波形列出PROMPROM的编程表的编程表的编程表的编程表1 1 1 1m151 1 1 0m141 1 0 1m131 1 0 0m121 0 1 1m111 0 1 0m101 0 0 1m91 0 0 0m80 1 1 1m70 1 1 0m60 1 0 1m50 1 0 0m40 0 1 1m30 0 1 0m20 0 0 1m10 0 0 0m0A3A2A1A0D3D2 D1 D0地地址址译译码码器器图图图图22.3.7 PROM 22.3.7 PROM 阵列图阵列图阵列图阵列图(3)(3)由由由由 PROM PROM编程表画出编程表画出编程表画出编程表画出PROMPROM的编程阵列图的编程阵列图的编程阵列图的编程阵列图例例例例2:2:试用试用试用试用PROMPROM产生一组逻辑函数。产生一组逻辑函数。产生一组逻辑函数。产生一组逻辑函数。解：解：解：解：(1)(1)由于由于由于由于PROMPROM的地址译码器是固定的最小的地址译码器是固定的最小的地址译码器是固定的最小的地址译码器是固定的最小项项项项“与与与与”阵列，所以需将阵列，所以需将阵列，所以需将阵列，所以需将Y Y0 0 Y Y2 2各式化为各式化为各式化为各式化为最小项形式。最小项形式。最小项形式。最小项形式。(3)(3)由由由由Y Y0 0 Y Y2 2最小项画出最小项画出最小项画出最小项画出PROMPROM的编程阵列图的编程阵列图的编程阵列图的编程阵列图图图图图22.3.8 22.3.8 用用用用PROM PROM 产生一组逻辑函数产生一组逻辑函数产生一组逻辑函数产生一组逻辑函数固定固定“与与”阵列阵列A11B1C1DY0Y1Y2m2m3m6m7m10m12m13m14可编程可编程“或或”阵列阵列2.2.可改写型只读存储器可改写型只读存储器可改写型只读存储器可改写型只读存储器(EPROM(EPROM）PROM PROM只能只能只能只能一次一次一次一次编程，而编程，而编程，而编程，而EPROMEPROM则可则可则可则可多次多次多次多次擦去并重新写入擦去并重新写入擦去并重新写入擦去并重新写入 新内容。新内容。新内容。新内容。擦除方法：擦除方法：擦除方法：擦除方法：在在在在EPROMEPROM器件外壳上有透明的石器件外壳上有透明的石器件外壳上有透明的石器件外壳上有透明的石英窗口，用紫外线（或英窗口，用紫外线（或英窗口，用紫外线（或英窗口，用紫外线（或X X射线）照射，即可完成擦射线）照射，即可完成擦射线）照射，即可完成擦射线）照射，即可完成擦除操作。除操作。除操作。除操作。3.3.电可改型只读存储器电可改型只读存储器电可改型只读存储器电可改型只读存储器(EEPROM(EEPROM）尽管尽管尽管尽管EPROMEPROM能实现擦除重写的目的，但由能实现擦除重写的目的，但由能实现擦除重写的目的，但由能实现擦除重写的目的，但由于紫外线照射时间和照度均有一定要求，擦除的于紫外线照射时间和照度均有一定要求，擦除的于紫外线照射时间和照度均有一定要求，擦除的于紫外线照射时间和照度均有一定要求，擦除的速度也比较慢，为此，又产生了速度也比较慢，为此，又产生了速度也比较慢，为此，又产生了速度也比较慢，为此，又产生了EEPROMEEPROM。22.3.2 22.3.2 可编程逻辑阵列（可编程逻辑阵列（可编程逻辑阵列（可编程逻辑阵列（PLAPLA）PLA PLA与与与与PROMPROM的结构相似，其区别在于的结构相似，其区别在于的结构相似，其区别在于的结构相似，其区别在于PLAPLA译码器部分也可由用户自己编程。译码器部分也可由用户自己编程。译码器部分也可由用户自己编程。译码器部分也可由用户自己编程。1A21A11A0&1D2D11D01图图图图22.3.9 PLA22.3.9 PLA阵列图阵列图阵列图阵列图可编程可编程“或或”阵列阵列可编程可编程“与与”阵列阵列例例例例3 3:试用试用试用试用PLAPLA产生例产生例产生例产生例2 2的一组逻辑函数。的一组逻辑函数。的一组逻辑函数。的一组逻辑函数。解：解：解：解：(1)(1)由于由于由于由于PLA PLA 的的的的“与与与与”阵列和阵列和阵列和阵列和“或或或或”阵列阵列阵列阵列均可编程。因此，需将均可编程。因此，需将均可编程。因此，需将均可编程。因此，需将Y Y0 0 Y Y2 2的的的的“与或与或与或与或”逻辑函数式化简，然后分别对其逻辑函数式化简，然后分别对其逻辑函数式化简，然后分别对其逻辑函数式化简，然后分别对其“与与与与”阵阵阵阵列和列和列和列和“或或或或”阵列进行编程。阵列进行编程。阵列进行编程。阵列进行编程。图图图图22.