用PLD器件GAL20V8芯片实现简单逻辑门电路.doc

GAL芯片应用示例 在开放本科计算机组成课程实验中要求进行指令扩展实验，扩展指令控制信号代码写入到印制板上的7个GAL中，也可以写入到MACH中。在实验过程中发现要完成此项实验除了学好控制器的设计之外，也要求学生应先具备必要的PLD、CPLD的一些基本知识。在此设计了几项用PLD器件GAL20V8芯片实现的简单逻辑门电路实验，并给出这些逻辑门电路实验的FM实现。将此用作必要的实验技能训练，可以更好的完成指令扩展实验，提高实验能力。 用PLD器件GAL芯片进行电子电路设计的一般步骤。 GAL是一种E2CMOS工艺的PLD器件，在用它实现数字电路或数字系统时，可按如下步骤进行： 1、定义所设计电路的逻辑功能。 根据设计要求，得出一个简洁而完整的逻辑功能描述——逻辑函数式、真值表、状态图及逻辑图等。 按GAL 编程器使用的汇编语言（如FM或ABEL汇编语言）编写汇编源文件。所谓GAL器件的编程，就是在GAL的端口给出地址信号、数据信号及编程电压等信息。如果没有相应的开发软件和硬件的支持，GAL的编程几乎是不可能的。 编程器的汇编软件FAST MAP（FM.EXE）将用户的布尔代数式翻译成标准JEDEC码，这是一个标准的可编程数据转换到硬件编程器的数据文件。并产生目标文件（JED文件）、熔断图文件（PLT文件）及列表文件（LST文件）。 4、将JED文件固化到GAL芯片上（或从GAL芯片得到JED文件）。 二、用PLD器件GAL20V8芯片实现的简单逻辑门电路功能 (一)一位全加器 列出全加器功能表。 功能表： Xn Yn Cn-1 Fn Cn 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 其中Xn,Yn：参加运算的操作数，Cn-1：低位来的进位， Fn：全加和，Cn：进位输出。 由功能表可得全加和Fn和进位输出Cn的表达式： Fn=Xn/Yn/Cn-1+/XnYn/Cn-1+/Xn/YnCn-1+XnYnCn-1 Cn=XnYn/Cn-1+ Xn/YnCn-1+ /XnYnCn-1+ XnYnCn-1 对Cn化简得Cn=XnYn+XnCn-1+Yn Cn-1 按照FM软件格式写出一位全加器逻辑功能描述 此电路要求3个输入端(Xn、Yn、Cn-1)和2个输出端(Fn、Cn)。如下的逻辑功能描述使用GAL20V8的2、3、4引脚作为输入端，15、16引脚作为输出端。 GAL20V8 Full Adder 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 NC Xn Yn Cn-1 NC NC NC NC NC NC NC GND NC NC Fn Cn NC NC NC NC NC NC NC VCC Fn=Xn*/Yn*/Cn-1+/Xn*Yn*/Cn-1+/Xn*/Yn*Cn-1+Xn*Yn*Cn-1 Cn=Xn*Yn+Xn* Cn-1+Yn* Cn-1 DESCRIPTION 验证 （二）用GAL器件实现G=A*B*C+D*E*F的功能 此电路要求6个输入端和1个输出端。如下的逻辑功能描述使用GAL20V8的2、3、4、5、6、7引脚作为输入端，15引脚作为输出端。 GAL20V8 AND/OR LOGIC 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 NC A B C D E F NC NC NC NC GND NC NC G NC NC NC NC NC NC NC NC VCC G=A*B*C+D*E*F DESCRIPTION （三）用GAL20V8器件实现2-4译码器线路的功能 1、2-4译码器的逻辑功能 功能表 输 入 输 出 /ST A1 A0 Y3 Y2 Y1 Y0 1 X X 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0