《《数字电子技术基础》（第五版）教学课件：第8章 可编程逻辑器件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《数字电子技术基础》（第五版）教学课件：第8章 可编程逻辑器件（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版第八章 可编程逻辑器件数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版第八章第八章 可编程逻辑器件可编程逻辑器件（PLD, Programmable Logic DevicePLD, Programmable Logic Device）8.1 8.1 概述概述一、一、PLDPLD的基本特点的基本特点1. 1. 数字集成数字集成电电路从功能上有分路从功能上有分为为通用型、通用型、专专用型两大用型两大类类2. PLD2. PLD的特点：是一种按通用器件来生的特点：是一种按
2、通用器件来生产产，但，但逻辑逻辑功能是由功能是由用用户户通通过对过对器件器件编编程来程来设设定的定的数字系统数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版二、二、PLDPLD的的发发展和分展和分类类PROMPROM是最早的是最早的PLDPLD1. 1.PAL PAL 可可编编程程逻辑阵逻辑阵列列2.2.FPLA FPLA 现场现场可可编编程程阵阵列列逻辑逻辑3.3.GAL GAL 通用通用阵阵列列逻辑逻辑4.4.EPLD EPLD 可擦除的可可擦除的可编编程程逻辑逻辑器件器件5.5.FPGA FPGA 现场现场可可编编程程门阵门阵列列6.6.ISP-P
3、LD ISP-PLD 在系在系统统可可编编程的程的PLDPLD数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版三、三、LSILSI中用的逻辑图符号中用的逻辑图符号数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版8.2 8.2 现场可编程逻辑阵列现场可编程逻辑阵列 FPLAFPLA组组合合电电路和路和时时序序电电路路结结构的通用形式构的通用形式A0An-1W0W(2n-1)D0Dm数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版8.2 FPLA8.2 FPLA组组合合电电路和路
4、和时时序序电电路路结结构的通用形式构的通用形式数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版8.3 PAL8.3 PAL（Programmable Array LogicProgrammable Array Logic）8.3.1 PAL8.3.1 PAL的基本的基本电电路路结结构构一、基本一、基本结结构形式构形式可可编编程程“ “与与” ”阵阵列列+ +固定固定“ “或或” ”阵阵列列+ +输输出出电电路路最最简单简单的形式的形式为为：二、二、编编程程单单元元出厂出厂时时，所有的交叉点均有熔所有的交叉点均有熔丝丝数字电子技术基础数字电子技术基础数字电
5、子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版8.3.2 PAL8.3.2 PAL的输出电路结构和反馈形式的输出电路结构和反馈形式一一. . 专专用用输输出出结结构构用途：产生组合逻辑电路用途：产生组合逻辑电路数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版二二. . 可可编编程程输输入入/ /输输出出结结构构用途：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线连接可将输出作输入用可将输出作输入用数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版三三. . 寄存器输出结构寄存器输出
6、结构用途：产生时序逻辑电路用途：产生时序逻辑电路数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版四四. . 异或输出结构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”输出求反输出求反数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版五五. . 运算反馈结构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、逻辑运算数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版8.3.3 PAL8.3.3 PAL的应用举例的应用
7、举例数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版8.4 8.4 通用逻辑阵列通用逻辑阵列 GALGAL8.4.1 8.4.1 电电路路结结构形式构形式可可编编程程“ “与与” ”阵阵列列 + + 固定固定“ “或或” ”阵阵列列 + + 可可编编程程输输出出电电路路OLMCOLMC编程单元编程单元采用采用E E2 2CMOS CMOS 可改写可改写数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版GAL16V8数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版8.4.2 OL
8、MC8.4.2 OLMC数据选择器数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版8.4.3 GAL8.4.3 GAL的输入和输出特性的输入和输出特性GALGAL是一种是一种较为较为理想的高理想的高输输入阻抗器件入阻抗器件数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版GALGAL输出缓冲级输出缓冲级数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版8.5 8.5 可擦除的可编程逻辑阵列可擦除的可编程逻辑阵列EPLDEPLD一、一、结结构特点构特点相当于相当于“ “与与- -或
9、或” ”阵阵列（列（PALPAL） + OLMC+ OLMC二、采用二、采用EPROMEPROM工工艺艺 集成度提高集成度提高 数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版8.7 8.7 现场可编程门阵列现场可编程门阵列FPGAFPGA一、基本一、基本结结构构1. IOB2. CLB3. 互连资源4. SRAM数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版1. IOB1. 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
10、步（不经触发器）数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版2. CLB2. 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，可形成大系统数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版3. 3. 互连资源互连资源数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版4. SRAM4. SRAM分布式分布式每一位触发器控制一个编程点每一位触发器控制一个编程点数字电子技术基础数字电
11、子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版二、编程数据的装载二、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数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版8.8 8.8 在系统可编程通用数字开关（在系统可编程
12、通用数字开关（ispGDSispGDS）ispGDS22ispGDS22的的结构框图结构框图数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版8.9 PLD8.9 PLD的编程的编程以上各种以上各种PLDPLD均需离均需离线进线进行行编编程操作，使用开程操作，使用开发发系系统统一、开一、开发发系系统统1. 1.硬件：硬件：计计算机算机+ +编编程器程器2.2.软软件：开件：开发环发环境（境（软软件平台）件平台） VHDL, VerilogVHDL, Verilog真真值值表，方程式，表，方程式，电电路路逻辑图逻辑图（SchematicSchematic）
13、状状态转换图态转换图（ FSMFSM）数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版二、步二、步骤骤 抽象（系抽象（系统设计统设计采用采用Top-DownTop-Down的的设计设计方法）方法） 选选定定PLDPLD 选选定开定开发发系系统统 编编写源程序（或写源程序（或输输入文件）入文件） 调试调试，运行仿真，运行仿真，产产生下生下载载文件文件 下下载载 测试测试数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础数字电子技术基础第五版第五版第五版第五版ispisp器件的编程接口（器件的编程接口（LatticeLattice）开发环境 使用使用ispPLDispPLD的的优优点：点： * *不再需要不再需要专专用用编编程器程器 * *为为硬件的硬件的软软件化提供可能件化提供可能 * *为实现为实现硬件的硬件的远远程构建提供可能程构建提供可能
