1-1.可编程逻辑器件概述

1 可编程逻辑器件的发展历程 什么是可编程逻辑 PLD ProgrammableLogicDevice 可编程逻辑器件英文全称 programmablelogicdevicePLD是做为一种通用集成电路产生的 他的逻辑功能按照用户对器件编程来确定 一般的PLD的集成度很高 足以满足设计一般的数字系统的需要 这样就可以由设计人员自行编程而把一个数字系统 集成 在一片PLD上 而不必去请芯片制造厂商设计和制作专用的集成电路芯片了 PLD与一般数字芯片不同的是 PLD内部的数字电路可以在出厂后才规划决定 有些类型的PLD也允许在规划决定后再次进行变更 改变 而一般数字芯片在出厂前就已经决定其内部电路 无法在出厂后再次改变 逻辑器件可分类两大类 固定逻辑器件和可编程逻辑器件 固定逻辑器件中的电路是永久性的 它们完成一种或一组功能 一旦制造完成 就无法改变 可编程逻辑器件 PLD 是能够为客户提供范围广泛的多种逻辑能力 特性 速度和电压特性的标准成品部件 而且此类器件可在任何时间改变 从而完成许多种不同的功能 固定逻辑与可编程逻辑器件 设计和验证固定逻辑的前期工作需要大量的 非重发性工程成本 NRE NRE表示在固定逻辑器件最终从芯片制造厂制造出来以前客户需要投入的所有成本 这些成本包括工程资源 昂贵的软件设计工具 用来制造芯片不同金属层的昂贵光刻掩模组 以及初始原型器件的生产成本 这些NRE成本可能从数十万美元至数百万美元 对于可编程逻辑器件 设计人员可利用价格低廉的软件工具快速开发 仿真和测试其设计 然后 可快速将设计编程到器件中 并立即在实际运行的电路中对设计进行测试 原型中使用的PLD器件与正式生产最终设备 如网络路由器 DSL调制解调器 DVD播放器 汽车导航系统 时所使用的PLD完全相同 这样就没有了NRE成本 最终的设计也比采用定制固定逻辑器件时完成得更快 固定逻辑与可编程逻辑器件 5 可编程逻辑器件的发展历程 1 当今社会是数字化的社会 是数字集成电路广泛应用的社会 系统设计师自己设计专用集成电路芯片ASIC ApplicationSpecificIntegratedCircuit全定制集成电路 半定制集成电路现场可编程门阵列 FPGA 复杂可编程逻辑器件 CPLD 6 可编程逻辑器件的发展历程 2 早期 出现了可编程只读存贮器 PROM 紫外线可按除只读存贮器 EPROM 和电可擦除只读存贮器 EEPROM 其后 出现了可编程逻辑器件 PLD 典型的PLD由一个 与 门和一个 或 门阵列组成产品主要有PAL 可编程阵列逻辑 GAL 通用阵列逻辑 和PLA 可编程逻辑阵列 PAL ProgrammableArrayLogic 可编程的 与 平面和固定的 或 平面构成 或门的输出通过触发器有选择地被置为寄存状态 工艺有反熔丝技术 EPROM技术 EEPROM技术 GAL GenericArrayLogic 通用阵列逻辑 GAL16V8 GAL22V10等 采用EEPROM工艺 实现了电可擦除 电可改写 其输出结构是可编程的逻辑宏单元 OLMC 设计具有很强的灵活性 至今仍有许多人使用 PLA ProgrammableLogicArray 可编程逻辑阵列 两个平面的连接关系是可编程的 既有现场可编程的 也有掩膜可编程的 8 相关说明 1 Xilinx把基于查找表技术 Look Up Table LUT 本质上就是一个RAM SRAM工艺 要外挂配置用的EEPROM的PLD叫FPGA 把基于乘积项技术 Flash 类似EEPROM工艺 工艺的PLD叫CPLD Altera把MAX系列 乘积项技术 EEPROM工艺 FLEX系列 查找表技术 SRAM工艺 都叫作CPLD 由于FLEX系列也是SRAM工艺 基于查找表技术 要外挂配置用的EPROM 用法和Xilinx的FPGA一样 所以很多人把Altera的FELX系列产品也叫做FPGA 20世纪80年代中期 Altera和Xilinx分别推出了类似于PAL结构的扩展型CPLD与标准门阵列类似的FPGA 9 相关说明 2 最近 Altera公司收回所有客户的资料 并将CPLD和FPGA两者区别开来 不再混为一谈 实际上 这是Altera公司商业竞争的需要 现在仍旧有很多教材及参