第10章可编程逻辑器件.ppt

《第10章可编程逻辑器件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第10章可编程逻辑器件.ppt（32页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第十章第十章 可编程逻辑器件可编程逻辑器件.1 概述.2 可编程阵列逻辑(PAL).3 通用阵列逻辑(GAL).4 CPLD 复杂可编程器件2021/9/171.1 概述概述每个器件的逻辑规模小，功耗相对比每个器件的逻辑规模小，功耗相对比 较大，用其构成的系统布线复杂，占较大，用其构成的系统布线复杂，占 用用PCB(Printed Circuit Board)板面积大板面积大。按逻辑功能数字电路可分为按逻辑功能数字电路可分为:1.通用型通用型:TTL74系列、系列、CMOS4000系列等系列等2021/9/1722。专用型：。专用型：为专门限定的产品或应用设计为专门限定的产品或应用设计 的产品

2、的产品ASIC-Application Specific integrated Circuit专用型比通用型用量少，因而设计成本与专用型比通用型用量少，因而设计成本与制造成本都高，制造成本都高，2021/9/173ASIC全定制全定制半定制半定制PLD用户不可改用户不可改硬件的软化设计硬件的软化设计HCPLD3。CPLD-complex4。FPGA-Field Gate2.GAL-Generic1.PAL-Array logicEPLD2021/9/174硬件的软化设计硬件的软化设计一个器件的逻辑功能可以通过编程来一个器件的逻辑功能可以通过编程来配置配置.2021/9/175ISP-In Sy

3、stem programmer技术技术这种技术指的是这种技术指的是:只要把器件插入系统内部的只要把器件插入系统内部的电路板上电路板上,就能对其进行编程或再编程就能对其进行编程或再编程,从而使从而使电子系统具有极强的灵活性和适用性电子系统具有极强的灵活性和适用性.这类器件是用这类器件是用E2PROM 或或FLASH MEMORY存储编程信息的存储编程信息的.2021/9/176ICR-In Circuit Reconfigurability这类器件利用这类器件利用SRAM存储信息存储信息,不需要在编不需要在编程器上编程程器上编程,可直接在可直接在PCB上对器件编程上对器件编程.通常编程信息存于外

4、附加的通常编程信息存于外附加的EPROM,E2PROM或软硬盘上或软硬盘上,在系统工作之前在系统工作之前,先将存于器件外先将存于器件外的编程信息输入到器件内的的编程信息输入到器件内的SRAM里里,然后器件然后器件才开始工作才开始工作.2021/9/177可编程器件的构成可编程器件的构成：逻辑单元阵列逻辑单元阵列门门 反相器、触反相器、触发器、宏单元发器、宏单元可编程局部可编程局部互联资源互联资源联联线线资资源源I/O单单元元此阵列可编程此阵列可编程为所需得逻辑功能组合为所需得逻辑功能组合此为可编程的此为可编程的开关阵列开关阵列2021/9/178PLD中逻辑器件的符号中逻辑器件的符号:1.互补

5、缓冲器互补缓冲器AAA2.固定连接固定连接3.编程连接编程连接4.被擦除被擦除2021/9/1795.与逻辑与逻辑&Z=ACEABCDEZ=A+C+EABCDE6.或逻辑或逻辑 2021/9/1710.2 可编程阵列逻辑（可编程阵列逻辑（PAL）可编程与阵列、固定的或阵列和输出反馈可编程与阵列、固定的或阵列和输出反馈单元构成。沿用了单元构成。沿用了prom中的熔丝式双极型中的熔丝式双极型工艺。它又分为：工艺。它又分为：1。基本与或阵列型。基本与或阵列型PAL2021/9/17112。可编程输入。可编程输入/输出型输出型2输入输出端的数目可根据实际需要来配输入输出端的数目可根据实际需要来配 置即

6、提供双相输入置即提供双相输入/输出功能输出功能.适于用来设计编码、译码器、数据选择器。也适于用来设计编码、译码器、数据选择器。也可用来做串行数据移位。可用来做串行数据移位。它具有它具有三态输出缓冲三态输出缓冲器和器和反馈缓冲器反馈缓冲器。因而。因而1可构成简单的触发器可构成简单的触发器PAL2021/9/17123。带反馈的寄存型结构。带反馈的寄存型结构在可编程输入在可编程输入/输出型的基础上加了一个输出型的基础上加了一个D触发器触发器以及以及共用时钟共用时钟和和共用输出使能共用输出使能端端因此，因此，它具有记忆功能它具有记忆功能可构成计数器、移位寄存器等同步是序逻辑可构成计数器、移位寄存器等

7、同步是序逻辑PAL2021/9/17134。带异或的寄存器型结构。带异或的寄存器型结构8个乘积项分两组相个乘积项分两组相或或，然后作，然后作异或异或运算运算在带反馈的寄存型结构基础上，将其内部在带反馈的寄存型结构基础上，将其内部可使一些时序电路设计得到简化可使一些时序电路设计得到简化PAL2021/9/17145。算术选通反馈型结构。算术选通反馈型结构在带异或的寄存器型结构基础上，将输入在带异或的寄存器型结构基础上，将输入信号信号B与反馈信号与反馈信号A经经算术选通算术选通后，再加到后，再加到与阵列的输入端。与阵列的输入端。用于实现加、减、大于、小于等算术运算用于实现加、减、大于、小于等算术运

8、算PAL2021/9/1715&AB1A+BAA BA B0AB算算术术选选通通2021/9/17166.异步可编程寄存器输出型结构异步可编程寄存器输出型结构器件内部的器件内部的D触发器的触发器的CP端、端、S端与端与R端端均由专用均由专用乘积项单独编程乘积项单独编程控制。而控制。而D端的电平端的电平由由极性控制极性控制输入决定。输入决定。适合于设计复杂异步时序逻辑电路适合于设计复杂异步时序逻辑电路PAL2021/9/1717极性控制用异或门来实现极性控制用异或门来实现 1 111011110输出输出高高电平有效电平有效输出输出低低电平有效电平有效异或门异或门或门或门2021/9/1718.通

9、用阵列逻辑（通用阵列逻辑（GAL）GALPAL型型GALISP型型GALFPLA型型GALFPALField Programmable Logic Array2021/9/1719PAL型型GALPAL+OLMC+ILMC+BLMC=GALOutput logic Macro cell输出逻辑宏输出逻辑宏Bury logic Macro Cell隐埋逻辑宏隐埋逻辑宏此逻辑单元不与此逻辑单元不与I/O引出端相联引出端相联2021/9/1720宏单元输出结构宏单元输出结构在器件的输出与反馈通路中增加了多在器件的输出与反馈通路中增加了多路选择器，大大增强了输出和反馈的路选择器，大大增强了输出和反馈的

10、灵活性灵活性GAL2021/9/1721.CPLD CPLD 复杂可编程器件复杂可编程器件CPLD由由GAL发展而来发展而来,其主体仍其主体仍是与阵列和逻辑宏结构是与阵列和逻辑宏结构分区阵列结构分区阵列结构从内部结构来看从内部结构来看,可分两大类可分两大类:2021/9/1722总结总结：从电路原理图可得知：从电路原理图可得知:PAL-输出结构固定输出结构固定,只能一次编程只能一次编程GAL-增加了输出宏增加了输出宏,使编程更灵活使编程更灵活与阵列可编程与阵列可编程或阵列固定或阵列固定与阵列可编程与阵列可编程 没有独立的或阵列没有独立的或阵列.或门放在或门放在OLMC中了中了2021/9/17

11、23CPLD-增加了与或规模增加了与或规模,输出宏数目输出宏数目,再新增了再新增了隐埋逻辑宏隐埋逻辑宏,开关矩阵开关矩阵.编程数据存在编程数据存在:EEprom 中中现在的电子设备，单纯用模拟电路实现的少，现在的电子设备，单纯用模拟电路实现的少，一般都是：一般都是：2021/9/1724微弱信号放大微弱信号放大高速数据采集高速数据采集大功率输出大功率输出采用模拟电路采用模拟电路信号处理信号处理控制控制采用数字电路采用数字电路CPU,MEMORY,PLD2021/9/1725以至现在许多电子系统仅由三种标准器件构成以至现在许多电子系统仅由三种标准器件构成:1.CPU 微处理器微处理器 2.MEM

12、ORY 存储器存储器 3.CPLD、FPGA 可编程器件可编程器件2021/9/1726HDL作功能描述作功能描述逻辑综合逻辑综合Logic Synthsis布局布线布局布线器件实现器件实现门级仿真门级仿真功能验证功能验证TOP-DOWN2021/9/1727TOP-DOWN设计方法的优点设计方法的优点:1.从功能描述开始从功能描述开始,到物理实现到物理实现,这个过程符合这个过程符合 人的设计思维。人的设计思维。2。功能设计可完全独立于物理实现。功能设计可完全独立于物理实现。HDL 可不含任何可不含任何 器件的物理信息，到最后才器件的物理信息，到最后才 选器件。选器件。3。设计可再利用，设计结

13、果完全可以以一种。设计可再利用，设计结果完全可以以一种知识产权的方式用于不同的产品设计中。知识产权的方式用于不同的产品设计中。2021/9/1728采用采用TOPDOWN的设计其结果的设计其结果的优劣取决于三个因素：的优劣取决于三个因素：1。描述手段。描述手段：VHDL、Verilog2。设计方法。设计方法:Style 要经验要经验3。设计工具。设计工具2021/9/1729原理图输入原理图输入网表转换网表转换布局布线布局布线器件实现器件实现厂商元件库厂商元件库网表转换网表转换门级仿真门级仿真功能验证功能验证传统设计传统设计2021/9/1730PLA基本逻辑结构是与、或两级可编程逻辑阵列基本逻辑结构是与、或两级可编程逻辑阵列适用于设计组合逻辑电路适用于设计组合逻辑电路2021/9/1731第十章第十章 结束结束数字电子技术数字电子技术2021/9/1732