数字电子技术 清华.pptx

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1、第八章 可编程逻辑器件（PLD,Programmable Logic Device）8.1 概述一、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2.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数字系统第1页/共29页二、PLD的发展和分类PROM是最早的PLD1.PAL 可编程逻辑阵列2.FPLA 现场可编程阵列逻辑3.GAL 通用阵列逻辑4.EPLD 可擦除的可编程逻辑器件5.FPGA 现场可编程门阵列6.ISP-PLD 在系统可编程的PLD第2页/共29页三、LSI中用的逻辑图符号第3页/共29页8.2 现场可编程逻辑阵列 FPLA组

2、合电路和时序电路结构的通用形式A0An-1W0W(2n-1)D0Dm第4页/共29页8.2 FPLA组合电路和时序电路结构的通用形式第5页/共29页8.3 PAL（Programmable Array Logic）8.3.1 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+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第6页/共29页8.3.2 PAL的输出电路结构和反馈形式一.专用输出结构用途：产生组合逻辑电路用途：产生组合逻辑电路第7页/共29页二.可编程输入/输出结构用途：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有三态控制可实现总

3、线连接可将输出作输入用可将输出作输入用第8页/共29页三.寄存器输出结构用途：产生时序逻辑电路用途：产生时序逻辑电路第9页/共29页四.异或输出结构时序逻辑电路时序逻辑电路还可便于对还可便于对“与与-或或”输出求反输出求反第10页/共29页五.运算反馈结构时序逻辑电路时序逻辑电路可产生可产生A、B的十六种算术、逻辑运算的十六种算术、逻辑运算第11页/共29页8.3.3 PAL的应用举例第12页/共29页8.4 通用逻辑阵列 GAL8.4.1 电路结构形式可编程“与”阵列+固定“或”阵列+可编程输出电路OLMC编程单元编程单元采用采用E E2 2CMOS CMOS 可改写可改写第13页/共29页

4、GAL16V8第14页/共29页8.4.2 OLMC数据选择器第15页/共29页8.4.3 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第16页/共29页GAL输出缓冲级第17页/共29页8.5 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）+OLMC二、采用EPROM工艺 集成度提高 第18页/共29页8.7 现场可编程门阵列FPGA一、基本结构1.IOB2.CLB3.互连资源4.SRAM第19页/共29页1.IOB可以设置为输入可以设置为输入/输出；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

5、器）第20页/共29页2.CLB本身包含了组合电路和触发器，可构成小的时序电路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将许多CLB组合起来，可形成大系统组合起来，可形成大系统第21页/共29页3.互连资源第22页/共29页4.SRAM分布式每一位触发器控制一个编程点第23页/共29页二、编程数据的装载1.数据可先放在数据可先放在EPROM或或PC机中机中2.通电后，自行启动通电后，自行启动FPGA内部的一内部的一个时序控制逻辑电路，将在个时序控制逻辑电路，将在EPROM中存放的数据读入中存放的数据读入FPGA的的SRAM中中3.“装载装载”结束后，进入编程设定的结束后，进入编程设定

6、的工作状态工作状态！每次停电后，SRAM中数据消失下次工作仍需重新装载第24页/共29页8.8 在系统可编程通用数字开关（ispGDS）ispGDS22ispGDS22的的结构框图结构框图第25页/共29页8.9 PLD的编程以上各种PLD均需离线进行编程操作，使用开发系统一、开发系统1.硬件：计算机+编程器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）状态转换图（FSM）第26页/共29页二、步骤抽象（系统设计采用Top-Down的设计方法）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第27页/共29页isp器件的编程接口（Lattice）开发环境使用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第28页/共29页感谢您的观看！第29页/共29页