《汽车可编程逻辑器件——山东万通汽修学校》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车可编程逻辑器件——山东万通汽修学校（35页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第八章 可编程逻辑器件第八章 可编程逻辑器件 可编程逻辑器件 ( Programmable Logic Device ) 简称PLD，是一种通用大规模集成电路，用于LSI和VLSI设计中， 采用软件和硬件相结合的方法设计所需功能的数字系统。PLD的优点：价格较便宜，操作简便，修改方便PLD的分类：根据有无寄存功能： 可编程组合逻辑器件 可编程时序逻辑器件。按内部电路组成： PLA（可编程逻辑阵列）PGA（可编程门阵列）按编程方式： 熔丝编程光擦编程电擦编程在线编程可擦除PLA和可擦除PGA统称为可擦除PLD简称EPLD8.1 可编程逻辑阵列 PLA （Programmable Logic Ar
2、ray）与阵列输出 + 或阵列输出 任一逻辑函数都可用“与或”式表示，即任何逻辑函数都可以用 一个与门阵列与一个或门阵列来实现。 由与阵列和或阵列组成的电路叫做逻辑阵列LA固定LA ROM（不可编程）逻辑阵列LA PROM（或阵列可编程）PLA PAL（与阵列可编程）FPLA（与、或阵列皆可编程）PLA同PROM一样，可用熔丝编程，也可用NMOS，CMOS工艺的光擦和电擦编程。可编程与阵列； 固定或阵列；特定的输出电路;尚未编程之前，与逻辑阵列的所有交叉点均有熔丝接 通。编程即是将有用的熔丝保留，无用的熔丝熔断。一、PAL的基本电路结构最简单的PAL电路结构形式，包含一个可编程的与逻辑阵列 和
3、一个固定的或逻辑阵列。编程后的PAL电路二、PAL的几种输出电路结构和反馈形式 1. 专用输出结构：输出端是与或门，与或非门或者互补输出结构， 即所有设置的输出端只能作输出用。有PAL10H8、PAL14H4、 PAL10L8、PAL14L4、PAL16C1等。2. 可编程输入/输出结构：PAL16L8、PAL20L10等3. 寄存器输出结构：带有带有异或异或门的门的可编程可编程 输入输入/ /输出结构输出结构输出三态缓冲（由与逻辑阵列控制） 输出信号互补反馈到与逻辑阵列中 用途：产生复杂的组合逻辑函数 在输出端插入D触发器阵列 状态及输出均互补反馈到与逻辑阵列中 输出三态缓冲由公共控制线控制
4、 用途：组成各类时序逻辑电路5. 运算选通输出结构4. 异或输出结构PAL规格：PAL-输入量-结构-输出量 例：PAL14H4 14输入 4输出 输出正变量 专用输出结构PAL16R4 16输入 4输出 输出反变量 寄存器输出结构 应用举例： 专用输出结构-实现组合逻辑 设计要点： 计算输出逻辑的最简与或式 选择PAL器件： 输入端 输出端 每个输出所含与项数量 进行相应编程连接，去除未使用的与门寄存器输出结构-实现时序逻辑 设计要点： 计算各状态方程（驱动方程）的最简与或式 选择PAL器件： 输入端 输出端 每个输出所含与项数量 触发器数量 进行相应编程连接，去除未使用的与门三、PAL的应
5、用 例1：用PAL器件设计一个数值判别电路。要求判断4位二进制数DCBA的大 小属于05、6 10、11 15三个区间的哪一个之内。三、PAL的应用 例1：用PAL器件设计一个数值判别电路。要求判断4位二进制数DCBA的大 小属于05、6 10、11 15三个区间的哪一个之内。十进进制数二进进制数Y0Y1Y2DCBA 00000100 10001100 20010100 30011100 40100100 50101100 60110010 70111010 81000010 91001010 101010010 111011001 121100001 131101001 141110001
6、151111001例2 用PAL设计一个4位循环码计数器，并要求所设计的计 数器具有置零和对输出进行三态控制的功能。CPY3Y2Y1Y0CQ3Q2Q1Q0C00000011111100010111012001101100130010011011401100100115011101000160101010101701000101118110000011191101000101101111000001111110000011121010001011131011001001141001001101151000101110160000011111根据上表画出4个触发器次态的卡诺图，化简后8.4 通用阵
7、列逻辑 GAL（General Array Logic）GAL是第二代的PAL，是一种寄存PLA器件。基本结构：输入互补缓冲,与或阵列（可编与、固定或）,可编程 的输出电路 输出电路结构：通用宏单元OLMC（可编程）工艺：E2CMOS擦除方式：采用电可擦除的CMOS制作特点：通用性较强，高速，低耗，使用方便 GAL器件是美国Lattice公司1985年首先推出的，目前主要有5种 型号：GAL16V8GAL20V8ispGAL16Z8ispGAL20V10GAL39V18一、GAL的电路结构：GAL由可编程与阵列、固定或阵列、OLMC及部分输入/输出缓 冲门电路组成。实际上，GAL的或阵列包含在
8、OLMC中。二、输出逻辑宏单元（OLMC）三、工作特点：8个与或项输入，可实现正/反相输入（XOR）可选择直接输出/通过D触发器输出（OMUX）输出三态门可控：4种方式（TSMUX）反馈输入可控：输出/状态/其他输入（FMUX）工作模式： P.424 图8.4.6专用输入：三态门断开，利用反馈输入端专用组合输出：不用触发器，不反馈，三态门常通组合输入/输出：不用触发器，带反馈，三态门程控寄存器输出：利用触发器，带反馈，三态门外控8.5 其它可编程逻辑器件可擦除的可编程逻辑器件（Erasable Programmable Logic Device）工艺：UVCMOS擦除方式：加电基本结构：与或阵
9、列（可编与、可编或） 输出电路结构：OLMC可编程性优于GAL特点：功耗低，集成度高（几千门/片），信号传输时间短 ，可预知, 成本低现场可编程门阵列FPGA（Field Programmable Gate Array）工艺：CMOS-SRAM擦除方式：与SRAM相同基本结构：逻辑单元阵列结构（可编程） 特点：功耗低，集成度高（3万门/片）， 信号传输时间不 可预知结构特点： 输入/输出模块（IOB）：输入或输出可设置 可编程逻辑模块（CLB）：含组合逻辑和触发器 互连资源（IR）：金属线，可编程接点/开关 利用EPROM存放编程数据现场可编程门阵列 FPGA输入/输出模块（IOB）逻辑原理低密度PLD：FPLA，PAL，GAL高密度PLD：FPGA，EPLD性能特点：设计灵活性强，适用性广传输延迟时间不定，速度低，保密性差可编程逻辑模块（CLB）逻辑原理在系统可编程逻辑器件（ISP-PLD）(CPLD)特点：采用电可擦除，无需编程器结构特点：与GAL类同，加以改进输入/输出单元（IOC）通用逻辑模块（GLB）可编程布线区：全局布线区（GRP），输出布线区（ORP）GLB结构及功能：与GAL类似IOC结构及功能：8种工作方式 图8.8.7 图8.8.8在系统可编程通用数字开关（ispGDS） 通过对IOC编程控制输入/输出以及各IOC之间的连接
