《数电64学时课件第8章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数电64学时课件第8章（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,第 8 章 可编程逻辑器件,可编程逻辑器件简介,可编程逻辑器件的应用,本章小结,主要要求：,了解可编程逻辑器件的基本结构与类型。,8.1 可编程逻辑器件简介,一、可编程逻辑器件的概念与特点,是由编程来确定其逻辑功能的器件。 Programmable Logical Device，简称 PLD,二、可编程逻辑器件的基本结构,二、可编程逻辑器件的基本结构,输入缓冲电路用以产生输入变量的原变量和反变量，并提供足够的驱动能力。,由多个多输入与门组成，用以产生输入变量的各乘积项。,二、可编程逻辑器件的基本结构,由多个多输入与门组成，用以产生输入变量的各乘积项。,二、可编程逻辑器件的基本结构,由多个多输
2、入或门组成，用以产生或项，即将输入的某些乘积项相加。,二、可编程逻辑器件的基本结构,由 PLD 结构可知，从输出端可得到输入变量的乘积项之和，因此可实现任何组合逻辑函数。再配以触发器，就可实现时序逻辑函数。,二、可编程逻辑器件的基本结构,(一) 按可编程部位分类,PROM、PAL 和 GAL 只有一种阵列可编程，称为半场可编程逻辑器件，PLA 的与阵列和或阵列均可编程，称为全场可编程逻辑器件。,三、可编程逻辑器件的类型,目前多用 GAL。因为 GAL 可重复编程、工作速度高、价格低、具有强大的编程工具和软件支撑，并且用可编程的输出逻辑宏单元取代了固定输出电路，因而功能更强。,通常简称HDPLD
3、,阵列型 HDPLD 主要优点：速度快，实现数据处理能力强； FPGA 主要优点：容量大，实现逻辑控制的能力强。,集成度 1000门的PLD称为HDPLD,(二) 按集成密度分类,Field Programmable Gate Array，简称 FPGA 。,PROM、PLA、PAL 和 GAL 均属低密度 PLD。,ISP 器件由于密度和性能持续提高，价格持续降低，开发工具不断完善，因此正得到越来越广泛的应用。,普通 PLD 需要使用编程器进行编程， 而 ISP 器件不需要编程器。,(三) 按编程方式分类,即 In - System Programmable PLD (简称 ispPLD),
4、主要要求：,了解用 PLD 实现逻辑函数的原理。,了解用 PLD 设计逻辑电路的基本方法。,8.2 可编程逻辑器件的应用,( 一 ) PLD 的简单应用举例,由于任何一个组合逻辑函数均可表示为标准与或式，因此，理论上可用 PLD 实现任何组合逻辑函数。,(一) PLD 的简单应用举例,例2 试用PAL设计一个3线-8线译码器。,例3：用PLA和D触发器设计一个同步时序逻辑电路，电路的状态转换图如图所示。画出相应的逻辑电路图。,1. 可编程逻辑器件的开发技术简介,(二) PLD 的应用方法,(3)电路的编译与适配,开发软件首先对设计输入的文件进行“语法检查、编译和逻辑优化”。,这一步通过后，将进
5、行“连接与适配”，其作用是自动进行布局布线设计。,“连接与适配”通过后，将产生标准 *.pof(CPLD)或*.sof(FPGA)文件，并自动生成一个有关设计信息的设计报告。,(4) 功能仿真,用以验证逻辑功能。,(5) 下载(编程),普通 PLD 要用编程器进行下载：把待编程的器件插入编程器的插座内，使用编程器配套的编程软件就可以将 文件写入 PLD 芯片。对于 ispPLD ，不需要专用编程器，把用户电路板通过编程线与微机连接，利用下载软件，即可对 ispPLD 芯片进行在系统编程。,即将 生成的文件下载到器件中，使 PLD 具有所设计的逻辑功能。,2. 应用举例,(2) 设计输入采用电路
6、图输入方式。,利用电路图输入环境下的绘图工具，并调用其元件库中的 与非门等输入下图。,这是软件中要求的输入输出端格式， 其中的数字为用户所定义的输入输出引脚。,(3)完成电路的编译、适配与功能仿真。,(4)将上一步生成的 文件下载到实验板中。,(5)逻辑功能实测：利用 SE-2 实验板提供的时钟 信号和译码显示电路，就可以观测工作情况。正常情况下将四人多数表决电路执行功能。,本章小结,PLD 由与阵列、或阵列和输入输出电路组成。输入电路主要产生输入变量的原变量和反变量，并提供一定的输入驱动能力，与阵列用于产生逻辑函数的乘积项，或阵列用于获得积之和，因此，从原理上讲，可编程逻辑器件可以实现任何组
7、合逻辑函数。输出电路可提供多种不同的输出结构，其中可包含触发器，从而使 PLD 也能实现时序逻辑功能。,PLD 根据可编程部位不同，分为半场可编程和全场可编程器件。 PROM、PAL 和 GAL 只有一种阵列可编程，称为半场可编程逻辑器件，PLA 的与阵列和或阵列均可编程，称为全场可编程逻辑器件。全场可编程器件由于技术复杂，价格昂贵，加上编程软件不够成熟，因此使用很少。而半场可编程器件简单、经济、编程软件丰富且成熟，因而应用广泛，其中最为常用的是 GAL 。 GAL 具有可重复编程和输出可组态的优点。,PLD采用 PROM 工艺的称为一次可编程器件(又简称 OTP 芯片，OTP 是 Only Time Programmable 的缩写)，如 PAL 等器件。采用 E2PROM 工艺的为可重复编程的可编程器件，如 GAL、ISP-PLD 系列器件等。,ISP-PLD 不需要编程器，可直接对用户板 上的器件进行编程，可在不改动硬件电路 的情况下，实现对产品的改进和升级。它 由于具有集成密度高、工作速度快、编程 方法先进、设计周期短等一系列优点，发 展非常迅速，前景十分看好。,
