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EXIT 可编程逻辑器件及应用 第 10 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。 了解 GAL16V8 和 ispLSI1016 的结构与用法。 10.1　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 ● 逻辑电路的设计和测试均可在计算机上实现，设 计成功的电路可方便地下载到 PLD，因而研制周期短、 成本低、效率高，使产品能在极短时间内推出。 特 点 ● 用 PLD 实现的电路容易被修改。这种修改通过对 PLD 重新编程实现，可以不影响其外围电路。因此，其产品的维护、更新都很方便。 PLD 使硬件也能象软件一样实现升级，因而被认为是硬件革命。 ● 较复杂的数字系统能用1片或数片 PLD 实现，因而，应用 PLD 生产的产品轻小可靠。此外，PLD 还具有硬件加密功能。 ● 应用 PLD 设计电路时，需选择合适的软件工具。 二、可编程逻辑器件的基本结构 PLD 的 基 本 结 构 图 输入电路 与阵列 输出电路 或阵列 输入项 乘积项 或项 输 入 输 出 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。 输入缓冲电路 (a)一般画法 (b)PLD 中的习惯画法 (a) (b) A A A A A A 　　由多个多输入与门组成，用以产生输入变量的各乘积项。 例 如 C A B C C A B B A W7 = ABC A B C W0 = 与阵列 PLD 的 基 本 结 构 图 输入电路 与阵列 输出电路 或阵列 输入项 乘积项 或项 输 入 输 出 二、可编程逻辑器件的基本结构 PLD 器件中连接的习惯画法 固定连接 可编程连接 断开连接 PLD 中与门和或门的习惯画法 (a) (b) Y C A B C B A A C B Y Y Y C B A ≥1 　　由多个多输入与门组成，用以产生输入变量的各乘积项。 PLD 的 基 本 结 构 图 输入电路 与阵列 输出电路 或阵列 输入项 乘积项 或项 输 入 输 出 C A B C C A B B A W7 = ABC A B C W0 = ● ● ● ● ● ● 　　与阵列的PLD 习惯画法 二、可编程逻辑器件的基本结构 由图可得 Y1 = ABC + ABC + ABC Y2 = ABC + ABC Y3 = ABC + ABC 例 如 A B C ● ● ● Y3 Y2 Y1 ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 与阵列 或阵列 PLD 的 基 本 结 构 图 输入电路 与阵列 输出电路 或阵列 输入项 乘积项 或项 输 入 输 出 　　由多个多输入或门组成，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。 PLD 的 基 本 结 构 图 输入电路 与阵列 输出电路 或阵列 输入项 乘积项 或项 输 入 输 出 　　PLD 的输出回路因器件的不同而有所不同，但总体可分为固定输出和可组态输出两大类。 二、可编程逻辑器件的基本结构 (一) 按可编程部位分类 可组态 固 定 可编程 GAL(即Genetic Array Logic， 通用阵列逻辑) 固 定 固 定 可编程 PAL(即 Programmable Array Logic，可编程阵列逻辑) 固定 可编程 可编程 PLA(即 Programmable Logic Array，可编程逻辑阵列) 固 定 可编程 固 定 PROM(即可编程 ROM) 输出电路 或阵列 与阵列 类型 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 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。 低密度 PLD 高密度 PLD(即 High