数字逻辑 第4章 存储逻辑

1、简化简化功能表功能表1110RD输输 入入不变不变不变不变截止截止1导通导通0导通导通0V 状态状态OUT输输 出出 TRTHCC32V CC32V CC31V CC31V CC31V CC32V 100110归纳出：归纳出：TH、TR 和和 Q ： 1 、 1 出出 0 ； 0 、 0 出出 1 ； 0 、 1 不不 变。变。555 定时器的工作原理与逻辑功能定时器的工作原理与逻辑功能复习复习555定时器应用1组成单稳态触发器短时照明灯短时照明灯定时监测电路定时监测电路应用应用uIuO555定时器应用2组成施密特触发器脉冲幅度鉴别脉冲幅度鉴别波形的整形波形的整形应用应用555定时器应用3组成

2、多谐振荡器同步时序逻辑分析时序电路的结构：时序电路的结构：(,)nZfX Q输出方程：输出方程：状态方程：状态方程：激励方程：激励方程：1( ,)nnQg Y Q(,)nYh X Q()nZf Q输出方程：输出方程：米里型时序电路（米里型时序电路（Mealy）摩尔型时序电路（摩尔型时序电路（Moore）组合逻辑电路组合逻辑电路触发器触发器1QnX0XnQ0Z0ZnY0Yn触发器触发器n输出与输入及状态有关输出与输入及状态有关输出只与状态有关输出只与状态有关同步时序逻辑电路分析：同步时序逻辑电路分析：同步时序分析步骤同步时序逻辑电路分析步骤：同步时序逻辑电路分析步骤：1、分清电路。确定输入、输出

3、信号、分清电路。确定输入、输出信号2、列出三个方程。、列出三个方程。 激励方程、输出方程、状态方程激励方程、输出方程、状态方程3、写出状态转换真值表。、写出状态转换真值表。4、画出状态转换图。、画出状态转换图。5、描述逻辑功能。、描述逻辑功能。根据特征方程根据特征方程（ RS 、D、JK、T）逻辑电路逻辑电路激励方程激励方程输出方程输出方程状态方程状态方程状态转换图状态转换图描述逻辑功能描述逻辑功能1、激励、输出方程、激励、输出方程211001010221100D =Q , D =QD =Q +Q =Q QZ =Q , Z =Q , Z =Q2、状态方程、状态方程1221111010010nn

4、nQDQQDQQDQQ例例2已知同步时序电路如图，试分析电路逻辑功能。已知同步时序电路如图，试分析电路逻辑功能。3、状态表、状态转移图、状态表、状态转移图 该时序电路是该时序电路是摩尔型摩尔型1221111010010nnnQDQQDQQDQQ221100Z =Q , Z =Q , Z =Q2、状态方程、状态方程000000001001010010101101Q2Q1Q0110110011011111111100100有效状态、无效状态、自启动有效状态、无效状态、自启动123456CPQ0Q1Q2000000001010101Q2Q1Q01001100111114、时序波形、时序波形脉冲分配器

5、脉冲分配器5. 逻辑功能逻辑功能 YQ1Q1Q2Q21J C11K1J C11K1J C11K&Q0Q0FF0 FF1 FF2CPnnQQY21nnnnnnQKQJQKQJQKQJ202001011212 输出方程：输出方程：Moore型时序电路型时序电路激励方程：激励方程：1写写方方程程式式分析下面同步时序电路的功能。分析下面同步时序电路的功能。例例32求状态方程求状态方程JK触发器的状态方程：触发器的状态方程：nnnQKQJQ1将各触发器的激励方程代入，即得电路的状态方程：将各触发器的激励方程代入，即得电路的状态方程：nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnQQQQQQKQJQQQ

6、QQQQKQJQQQQQQQKQJQ202020000100101011111112121222212nnnnnnQKQJQKQJQKQJ202001011212 YQ1Q1Q2Q21J C11K1J C11K1J C11K&Q0Q0FF0 FF1 FF2CP现 态次 态输 出nnnQQQ012 101112 nnnQQQY3列状态表列状态表nnnnnnnnQQYQQQQQQ122100111120 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 10 0 10 1 11 0 11 1 10 0 00 1 01 0 01 1 000001100000100010111

7、2YQQQnnn0001010101112YQQQnnn0001001101112YQQQnnn0001011101112YQQQnnn1100100101112YQQQnnn1100110101112YQQQnnn0000101101112YQQQnnn0000111101112YQQQnnn YQ1Q1Q2Q21J C11K1J C11K1J C11K&Q0Q0FF0 FF1 FF2CP4画状态图、时序图画状态图、时序图状态图状态图有效循环有效循环无效循环无效循环电路不能自启动。电路不能自启动。CPQ0Q1Q2Y5电电路路功功能能时时序序图图有效循环的有效循环的6个状态分别是个状态分别是0

8、5这这6个十进制数字的格雷码，并且在个十进制数字的格雷码，并且在时钟脉冲时钟脉冲CP的作用下，这的作用下，这6个状态是按递增规律变化的，即：个状态是按递增规律变化的，即：000001011111110100000所以这是一个用格雷码表示的六进制同步加法计数器。当对第所以这是一个用格雷码表示的六进制同步加法计数器。当对第6个个脉脉冲计数时，计数器又重新从脉脉冲计数时，计数器又重新从000开始计数，并产生输出开始计数，并产生输出Y1。 YQ1Q1Q2Q21J C11K1J C11K1J C11K&Q0Q0FF0 FF1 FF2CP第第3章掌握内容章掌握内容第4章第第 4章章第一节第一节 特殊存储部

9、件特殊存储部件第二节第二节 随机读写存储器随机读写存储器RAMRAM第三节第三节 只读存储器只读存储器ROM第四节第四节 FLASHFLASH存储器存储器第五节第五节 存储器容量扩充存储器容量扩充存储逻辑译码器译码器寄存器组寄存器组数据入数据入n位位地址计数器地址计数器特殊存储部件 一、寄存器堆一、寄存器堆一个寄存器可以记忆一个寄存器可以记忆 4、8、16、32位位信息。信息。寄存器堆结构寄存器堆结构Data inData Out地址线地址线WRRD寄寄存存器器堆堆数据选择器数据选择器数据分配器数据分配器每次只能读出一个每次只能读出一个寄存器的数据寄存器的数据位数的多少取决触发器的个数位数的多

10、少取决触发器的个数一个寄存器只能记忆一个字一个寄存器只能记忆一个字记忆多个字记忆多个字-需要需要多个寄存器多个寄存器一个字一个字 = n位位双端口寄存器双端口输出寄存器双端口输出寄存器运算器运算器E锁存器锁存器B锁存器锁存器A双端口寄存器组双端口寄存器组EA03B03ABWRRD数据入数据入A输出输出B地址地址4位位WRRD寄寄存存器器堆堆B输出输出RDB地址地址4位位A地址地址4位位16个个可以同时从寄存器堆中取出可以同时从寄存器堆中取出A、B两个数两个数寄存器队列 二、寄存器队列二、寄存器队列以先进先出（以先进先出（FIFO）方式用若干）方式用若干个寄存器构成的小型存储部件个寄存器构成的小

11、型存储部件寄存器队列寄存器队列 三、寄存器堆栈三、寄存器堆栈以后进先出（以后进先出（LIFO）方式用若干）方式用若干个寄存器构成的小型存储部件个寄存器构成的小型存储部件寄存器堆栈寄存器堆栈寄存器堆栈(c)出栈出栈随机读写存储器双极型双极型MOS型型动态动态静态静态SRAMDRAM 易失性存储器易失性存储器优点：读写方便，使用灵活优点：读写方便，使用灵活缺点：断线后存储的数据会丢失缺点：断线后存储的数据会丢失 一、一、RAM的结构的结构地地址址译译码码读读写写电电路路地地址址码码读读/写控制写控制输出数据输出数据输入数据输入数据存储存储矩阵矩阵将若干个存储元排成矩阵形式，每个存储元可以存储一位二

12、进制数将若干个存储元排成矩阵形式，每个存储元可以存储一位二进制数0或或11231、单译码结构、单译码结构l 需要一个译码器。需要一个译码器。l 每个存储元只有一条选择线（字线）。每个存储元只有一条选择线（字线）。l 单译码结构（也称字结构）：每次读写时，选中一个字单译码结构（也称字结构）：每次读写时，选中一个字的所有存储元。的所有存储元。 二、地址译码方法二、地址译码方法存储器按存储矩阵组织方式不同，可分为：存储器按存储矩阵组织方式不同，可分为： 单译码结构单译码结构和和双译码结构双译码结构。l 读操作读操作 164（16个存储单元，每个个存储单元，每个4位）位）单译码结构l 写操作写操作 1

13、64（16个存储单元，每个个存储单元，每个4位）位）单译码结构2、双译码结构、双译码结构l 两个地址译码器。两个地址译码器。l 每个存储元有每个存储元有两条两条选择线选择线 。能读写存储元能读写存储元：行选线：行选线X和列和列选线选线Y有效时的有效时的交叉点交叉点存储元。存储元。l 双译码结构双译码结构RAM：需要有：需要有X（行地址）和（行地址）和Y（列地址）。（列地址）。l 双译码结构容易构成双译码结构容易构成大容量大容量存储器。目前使用的存储器。目前使用的RAM和和EPROM，都使用双译码形式，都使用双译码形式双译码结构l 读操作读操作 161（44个存储单元，每个个存储单元，每个1位）

14、位）l 写操作写操作 161（44个存储单元，每个个存储单元，每个1位）位）双译码结构随机读写存储器 三、存储元的结构三、存储元的结构 1、SRAMSRAM存储器：静态随机读写存储器存储器：静态随机读写存储器 ，与，与DRAM存储器不同之处在存储器不同之处在存储存储元电路元电路的机理不一样。的机理不一样。SRAM存储元，用一个存储元，用一个锁存器锁存器构成。构成。SRAM存储器结构存储器结构l 芯片的位数：字长芯片的位数：字长1位、位、4位、位、8位、位、16位、位、32位、位、64位位等。等。32K8位位SRAM芯片逻辑图与内部结构图。芯片逻辑图与内部结构图。/CS =0 ：芯片被选中，可以

15、：芯片被选中，可以进行读写操作进行读写操作/WE =0 ：执行存储单元：执行存储单元写写操作操作，输入缓冲器被打开，输入缓冲器被打开，输出缓冲器被关闭（两者互输出缓冲器被关闭（两者互锁）锁）l /WE =1 ：执行存储单元：执行存储单元读操作读操作，输入缓冲器被关闭，输，输入缓冲器被关闭，输出缓冲器被打开。出缓冲器被打开。l DRAM存储器：动态随机读写存储器。存储器：动态随机读写存储器。l DRAM存储器的存储元存储器的存储元不使用锁存器不使用锁存器，而是用，而是用个小电容个小电容器器。依赖电容。依赖电容C的充电电荷记存的充电电荷记存“1” “0”。l 优点优点：非常简单，集成度高，位成本较

16、低。：非常简单，集成度高，位成本较低。l 缺点缺点：超过一定周期，电容电荷泄漏而可能丢失所存信：超过一定周期，电容电荷泄漏而可能丢失所存信息。息。l 措施措施：必须及时补充电荷，这种过程叫做刷新或再生。：必须及时补充电荷，这种过程叫做刷新或再生。 2、DRAM (Dynamic RAM)存储元上数据线的工作情况存储元数据线的工作情况存储元数据线的工作情况输出缓冲器输出缓冲器输入缓冲器输入缓冲器刷新缓冲器刷新缓冲器(字线字线)(数据线数据线)存储元存储元写入：写入：R/W=0输入缓冲器打开输入缓冲器打开读出：读出：R/W=1输出缓冲器打开输出缓冲器打开刷新：刷新：刷新控制线刷新控制线=1 刷新缓

17、冲器打开，读出的刷新缓冲器打开，读出的1被写入被写入“1”DRAM读写控制1MX1 DRAM存储器芯片的外部接线存储芯片外部接线存储芯片外部接线地址线地址线数据线数据线读读/写线写线片选线片选线2114A0A9D0D3CSWE1K4 RAM2716A0A10D0D7CERD2K8 ROM随机读写存储器SRAM：静态随机读写存储器：静态随机读写存储器 ，存储元用一个，存储元用一个锁存器锁存器构成。构成。DRAM：动态随机读写存储器。存储元由：动态随机读写存储器。存储元由个小电容器构成个小电容器构成。依赖。依赖电容电容C的充电电荷记存的充电电荷记存“1” “0”。必须定期补充电荷（刷新或再生）。必

18、须定期补充电荷（刷新或再生）优点：读写方便，使用灵活优点：读写方便，使用灵活缺点：断线后存储的数据会丢失缺点：断线后存储的数据会丢失动态动态静态静态SRAMDRAM RAM复习复习SDRAM补充：补充：SDRAM Synchronous DRAM同步动态存储器同步动态存储器在现有的标准动态存储器中加入同步控制逻辑，利用一个单一的系在现有的标准动态存储器中加入同步控制逻辑，利用一个单一的系统时钟同步所有的地址数据和控制信号。统时钟同步所有的地址数据和控制信号。SGRAM Synchronous Graphics Random-Access Memory同步图形同步图形随机存储器随机存储器一种图形

19、读写能力较强的显存，由一种图形读写能力较强的显存，由SDRAM改良而成。改良而成。SGRAM读写数读写数据时不是一一读取，而是以据时不是一一读取，而是以块块（Block）为单位，从而减少了内存整）为单位，从而减少了内存整体读写的次数，提高了图形控制器的效率。用于视频存储。体读写的次数，提高了图形控制器的效率。用于视频存储。 DDR （DDR SDRAM）Double Data Rate SDRAM双倍速率同双倍速率同步动态随机存储器步动态随机存储器存储器容量扩充 五、存储器容量扩充五、存储器容量扩充 1、位扩展、位扩展RAM芯片的描述芯片的描述2K4256810241要组成要组成1K 8的存储

20、器的存储器1K11K41K88片片2片片1片片 2、字扩展、字扩展要组成要组成 8K 8的存储器的存储器1K82K84K88片片4片片2片片 3、容量扩展、容量扩展4K18K41K8表示片内有多少条地址线表示片内有多少条地址线存储单元为存储单元为2048/有有11条地址线条地址线每个地址访问每个地址访问4位二进位二进制数据制数据/有有4条数据线条数据线D1D0D71KX1D0 D3D4 D71KX4D0 D71KX8存储器容量扩充A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0需要多少个需要多少个1K芯片芯片片内地址线（片内地址线（10

21、条）条） 片内地址线（片内地址线（11条）条） 片内地址线（片内地址线（12条）条） 需要多少个需要多少个2K芯片芯片需要多少个需要多少个4K芯片芯片需要多少个需要多少个64K芯片芯片片内地址线（片内地址线（16条）条） 高位地址高位地址 6: 64高位地址高位地址 5: 32高位地址高位地址 4: 16地址线增加一条地址线增加一条容量增加一倍容量增加一倍组成组成64K的存储器的存储器需需64片片需需32片片需需1片片需需16片片例题1D0D7CSCSCSCSD0D3D0D3D0D3D0D3D4D7D4D7D4D7D4D72564256425642564例例1现有现有2564的存储芯片若干，试

22、问要组成的存储芯片若干，试问要组成1K 8的存储器需要芯片多少片？画出连线图。的存储器需要芯片多少片？画出连线图。解：解：字扩展需要字扩展需要4片，位扩展需要片，位扩展需要2片，共需要片，共需要8片。片。0000FFH1001FFH3003FFH2002FFHY0Y1Y2Y32:4A8A91K 8A0A7只读存储器特点：特点：厂家按要求在芯片生产过程中已固化好厂家按要求在芯片生产过程中已固化好半导体只读存储器简称半导体只读存储器简称 ROM (Read - only Memory)特点：特点：存储固定信息。预先把信息写入到存储器存储固定信息。预先把信息写入到存储器中，在操作过程中，只能读出信息

23、，不能写入。中，在操作过程中，只能读出信息，不能写入。1、 掩膜式只读存储器掩膜式只读存储器 ROM非易失性存储器非易失性存储器一、一、 只读存储器只读存储器 ROM分类分类ROM出厂时其内部存储的信息就已经出厂时其内部存储的信息就已经“固化固化”在里边了，所以也称固定在里边了，所以也称固定ROM。它在使用时只能读出，不能写入，因此通常用来存放固定数据、。它在使用时只能读出，不能写入，因此通常用来存放固定数据、固定程序，比如存放引导、监控程序固定程序，比如存放引导、监控程序只读存储器特点特点：用户一次性写入：用户一次性写入( 现场可编程现场可编程ROM )擦除速度慢，擦除时间约擦除速度慢，擦除

24、时间约15到到20分钟分钟EPROME2PROM紫外线擦除紫外线擦除电擦除电擦除2、 一次编程只读存储器一次编程只读存储器 PROM 3、 多次改写只读存储器多次改写只读存储器PROM在出厂时，存储的内容为全在出厂时，存储的内容为全 0(或全或全 1)，用户根据需要，可将某，用户根据需要，可将某些单元改写为些单元改写为 1(或或 0)。 PROM采用熔丝或采用熔丝或PN结击穿的方法编程，由于熔丝烧断或结击穿的方法编程，由于熔丝烧断或PN结击穿结击穿后不能再恢复，后不能再恢复， 因此因此PROM只能改写一次只能改写一次电擦除的速度很快（一般为毫秒数量级），可重复擦写电擦除的速度很快（一般为毫秒数

25、量级），可重复擦写1万次以上万次以上FLASH特点特点：集成度高、：集成度高、读取速度快、再编程次数多读取速度快、再编程次数多 具有具有RAMEEPROM的特点的特点非易失性的存储器非易失性的存储器 FLASHFLASH已广泛用于已广泛用于U U盘、盘、MP3MP3播放器、机顶盒、播放器、机顶盒、PCPC机主板的机主板的BIOSBIOS芯片等计算机外芯片等计算机外设中，甚至在一些网络设备中（比如路由器、防火墙）也有应用。设中，甚至在一些网络设备中（比如路由器、防火墙）也有应用。Intel公司于公司于1988年推出的一种新型半导体存储器年推出的一种新型半导体存储器 4、 闪存闪存 FLASHFL

26、ASH比比E2PROM容量大，价格贵一些，以扇区为单位进行容量大，价格贵一些，以扇区为单位进行擦除编程写入擦除编程写入ROM结构 二、掩膜二、掩膜ROM的结构的结构W0W1W2W3UccA1A0地址译码器三态输出缓冲器存储矩阵END3D2D1D0D3D2D1D0A1A0W如果希望如果希望W2=1A1A0=10地址译码、存储矩阵、输出缓冲地址译码、存储矩阵、输出缓冲地址译码构成与门阵列地址译码构成与门阵列WA0RVCC (+5V)D1D2A1利用行列交叉点上的晶利用行列交叉点上的晶体管的导通或截止来表体管的导通或截止来表示存示存1或存或存0。ROM结构W0W1W2W3UccA1A0地址译码器三态

27、输出缓冲器存储矩阵END3D2D1D0D3D2D1D0D = W0+ W1 + W2D3D2D1D0=0111DW0W1W2RD1D2D3W1W2W0D存储矩阵构成或门阵列存储矩阵构成或门阵列当当W2=1每个交叉点都是一个存储元每个交叉点都是一个存储元接二极管相当于存接二极管相当于存“1” 没接二极管相当于存没接二极管相当于存“0”ROM结构输入使用与阵列输入使用与阵列输出使用或阵列输出使用或阵列A0A1A2与阵列与阵列或阵列或阵列Y0Y1Y2Y3每一条字线对应输入每一条字线对应输入变量的一个最小项变量的一个最小项0120120123AAAAAAAAAY 0120120120122AAAAAA

28、AAAAAAY 0120120121AAAAAAAAAY 0120120120120120120AAAAAAAAAAAAAAAAAAY ROM结构ROM的另一种表示形式的另一种表示形式 如果把如果把ROM看作组合逻辑电路，看作组合逻辑电路，则地址码则地址码A1A0是输入变量，数据码是输入变量，数据码D3D0是输出变量。是输出变量。0101313AAAAWWD0101013202AAAAAAWWWD0101013211AAAAAAWWWD0101200AAAAWWD010AAW 011AAW 012AAW 013AAW 输出函数表达式：输出函数表达式：译码部分表达式：译码部分表达式：ROM与阵列

29、固定与阵列固定或阵列可编程或阵列可编程提问已知一个组合逻辑已知一个组合逻辑可以采用几种电路形式来实现？可以采用几种电路形式来实现？BACAABCY 1、直接用与门、或门、非门。、直接用与门、或门、非门。2、用中规模组合逻辑电路：、用中规模组合逻辑电路：数据选择器、译码器。数据选择器、译码器。3、PROM。CBABCACBACABABCY BAYCA0A1D1D0D2D3BA11ST0YYC0数数据据选选择择器器ABC0Y1Y3Y2Y4Y5Y6Y7YG1G2AG2BBAC“1”3:8译译码码器器YCBAY例例第5章第第 5章章第一节第一节 PLD的基本概念的基本概念第二节第二节 现场可编程门阵列

30、现场可编程门阵列 FPGA可编程逻辑可编程逻辑器件可编程逻辑器件 PLDPROMPLAGAL与阵列固定或与阵列固定或阵列可编程阵列可编程与阵列或阵列与阵列或阵列均可编程均可编程PAL通用逻辑阵列通用逻辑阵列与阵列可编程与阵列可编程或阵列固定或阵列固定FPGAField Programmable Gate ArrayProgrammable Array LogicGeneric Array Logic最终逻辑结构最终逻辑结构和功能由用户和功能由用户编程决定。编程决定。特点特点PLD发展过程发展过程Programmable Logic Device现场可编程现场可编程门阵列门阵列数字逻辑电路中一定

31、包含数字逻辑电路中一定包含逻辑器件逻辑器件逻辑器件逻辑器件可编程逻辑器件可编程逻辑器件固定逻辑器件固定逻辑器件可编程阵列（与） 一、可编程阵列一、可编程阵列由与或阵列组成由与或阵列组成PLD结构特点结构特点ABX1 BAX2 BAX3 PLD输入缓冲门输入缓冲门三态门三态门XXX? 1、与阵列、与阵列输出是输入变输出是输入变量的与函数量的与函数可编程阵列（或） 2、或阵列、或阵列输出是输入变输出是输入变量的或函数量的或函数CBAX1 CBAX2 CBAX3 可编程阵列（与或）PLA与阵列可编程与阵列可编程或阵列可编程或阵列可编程PLD实现组合逻辑例题NOB3 B2 B1 B0G3 G2 G1

32、G000000000010001000120010001130011001040100011050101011160110010170111010081000110091001110110101011111110111110121100101013110110111411101001151111100033BG 23232BBBBG 12121BBBBG 01010BBBBG 例例00011110000412801151391137151110261410B3B2B1B0G311111111自然二进制码转换位循环二进制码用自然二进制码转换位循环二进制码用PLA与或逻辑实现。与或逻辑实现。PLD

33、类型 5、PLD类型类型按照容量按照容量PLD分为分为简单可编程逻辑器件简单可编程逻辑器件SPLD复杂可编程逻辑器件复杂可编程逻辑器件CPLDIC管脚数：管脚数：2428IC管脚数：管脚数：44160简单可编程逻辑器件简单可编程逻辑器件SPLD的内部结构的内部结构与阵列与阵列固定固定或阵列或阵列可编程可编程输输 入入输输 出出(a) PROM与阵列与阵列可编程可编程或阵列或阵列固定固定输输 入入输输 出出(c) PAL与阵列与阵列可编程可编程或阵列或阵列可编程可编程输输 入入输输 出出(b) PLA与阵列与阵列可编程可编程或阵列或阵列固定固定输输 入入输输 出出(d) GAL一次可编程只读存储

34、器一次可编程只读存储器可编程阵列逻辑可编程阵列逻辑可编程逻辑阵列可编程逻辑阵列通用阵列逻辑通用阵列逻辑内部包含逻内部包含逻辑宏单元辑宏单元（触发器）（触发器）PLD类型复杂可编程逻辑器件复杂可编程逻辑器件CPLD的内部结构的内部结构I/OI/OI/OI/OI/OI/O互互 连连 总总 线线PLAPLD能做什么呢？能做什么呢？ 可以毫不夸张的讲，可以毫不夸张的讲，PLD能完成任何数字器件的功能，能完成任何数字器件的功能，上至高性能上至高性能CPU，下至简单的，下至简单的74电路，都可以用电路，都可以用PLD来实现。来实现。PLD如同一张白纸或是一堆积木，工程师可以通过传统的原如同一张白纸或是一堆

35、积木，工程师可以通过传统的原理图输入法，或是硬件描述语言自由的设计一个数字系统。理图输入法，或是硬件描述语言自由的设计一个数字系统。 通过软件仿真，可以事先验证设计的正确性。在通过软件仿真，可以事先验证设计的正确性。在PCB完完成以后，还可以利用成以后，还可以利用PLD的在线修改能力，随时修改设计而的在线修改能力，随时修改设计而不必改动硬件电路。不必改动硬件电路。 使用使用PLD来开发数字电路，可以大大缩短设计时间，减来开发数字电路，可以大大缩短设计时间，减少少PCB面积，提高系统的可靠性。面积，提高系统的可靠性。 PLD的这些优点使得的这些优点使得PLD技术在技术在90年代以后得到飞速的发展

36、，同时也大大推动了年代以后得到飞速的发展，同时也大大推动了EDA软件和硬件描述语言（软件和硬件描述语言（HDL)的进步。的进步。现场可编程门阵列FPGA -Field Programmable Gate Array特点特点不再受内部结构的限制，可以设计任何复杂的逻辑电路不再受内部结构的限制，可以设计任何复杂的逻辑电路1、在编程上、在编程上FPGA比比CPLD具有更大的灵活性具有更大的灵活性2、FPGA的集成度比的集成度比CPLD高高3、CPLD的速度比的速度比FPGA快快4、CPLD的功耗要比的功耗要比FPGA大大,且集成度越高越明显。且集成度越高越明显。 总之，总之，FPGA和和CPLD在执

37、行硬件描述语言上没有区别。在执行硬件描述语言上没有区别。 CPLD掉电不丢代掉电不丢代码，保密性好一些，成本也低一些，当然资源也少一些，不适合做比较大的码，保密性好一些，成本也低一些，当然资源也少一些，不适合做比较大的项目。随着项目。随着FPGA价格降低，价格降低，FPGA应用更加广泛。应用更加广泛。FPGA与与CPLD的区别的区别提问已知一个组合逻辑已知一个组合逻辑可以采用几种电路形式来实现？可以采用几种电路形式来实现？BACAABCY 1、直接用与门、或门、非门。、直接用与门、或门、非门。2、用中规模组合逻辑电路：、用中规模组合逻辑电路：数据选择器、译码器。数据选择器、译码器。3、用、用P

38、ROM。CBABCACBACABABCY BAYCA0A1D1D0D2D3BA11ST0YYC0数数据据选选择择器器ABC0Y1Y3Y2Y4Y5Y6Y7YG1G2AG2BBAC“1”3:8译译码码器器Y或阵列的容量是或阵列的容量是8。CBAY4、用、用PLA。CBAYROM实现全减器用用ROM实现全减器。实现全减器。 AiBiCi-1DiCi00000101001110010111011101101001011100011iii1iii1iii1iiiiCBACBACBACBAD7421immmmD1iii1iii1iii1iiiiCBACBACBACBAC7321immmmCDi CiAi

39、Ai Bi Bi Ci-1 Ci-1问题问题字符发生器 3、字符发生器、字符发生器D4D3D2D1D0 地址地址将字符的点阵预先存储在将字符的点阵预先存储在ROM中，需要时顺序给出中，需要时顺序给出地址码，将点阵逐行读出。地址码，将点阵逐行读出。A7 A6A5A4A3A2A1A00 1 0 1 0 0 0 00 1 0 1 0 0 0 10 1 0 1 0 0 1 00 1 0 1 0 0 1 10 1 0 1 0 1 0 00 1 0 1 0 1 0 10 1 0 1 0 1 1 0输出缓冲输出缓冲行行译译码码器器A2A1A0D4 D3 D2 D1 D0（地址扫描）（地址扫描）（特征地址）（

40、特征地址）（字符）（字符）地址范围：地址范围：50H56H如何保存多个字符？如何保存多个字符？ 三、三、ROM的应用的应用 1、代码转换器、代码转换器 2、比较器、比较器字母字母R的的75点阵点阵字符发生器 3、字符发生器、字符发生器ROM高高位位地地址址低低位位地地址址A0A3A4A10字符字符ASCII码码字符点阵的每一行字符点阵的每一行D0D7字符字符“A”占用占用410H418H字符字符“9”占用占用390H398HD7D6D5D4D3D2D1D008H14H22H41H41H7FH41H41H41H410H411H412H413H414H415H416H417H418H地址地址数据数

41、据79点阵点阵字符字符“B”占用占用420H428H字符字符“3”占用占用330H338HA10 A9 A8 A7 A6A5A4A3A2A1A01 0 0 0 0 0 1 0 0 0 01 0 0 0 0 0 1 0 0 0 11 0 0 0 0 0 1 0 0 1 01 0 0 0 0 0 1 0 0 1 11 0 0 0 0 0 1 0 1 0 01 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1ROM应用 三、三、ROM的应用的应用 1、代码转换器、代码转换器例例1试用试用ROM实现四位自然二进制码转换成四位循环码。实现四位自然二进制码转换成四位循环码。解：四位自然二进制码为解：四位自然二进制码

42、为B3 B2B1 B0 ，四位循环码为，四位循环码为G3 G2 G1 G0 。转换器NOB3 B2 B1 B0G3 G2 G1 G0000000000100010001200100011300110010401000110501010111601100101701110100810001100910011101101010111111101111101211001010131101101114111010011511111000G3 G2 G1G0B3 B3 B2 B2 B1 B1 B0 B0 )15,14,13,12,11,10,9 ,8(G3 )11,10,9 ,8 ,7 ,6 ,5 ,4

43、(G2 )13,12,11,10,5 ,4 ,3 ,2(G1 )14,13,10,9 ,6 ,5 ,2 ,1(G0固固定定的的点点阵阵比较器试用适当容量的试用适当容量的ROM实现两个两位二进制数比较的比较器。实现两个两位二进制数比较的比较器。 例例2解：两个两位二进制数分别为解：两个两位二进制数分别为A1A0和和B1B0。A1A0大于大于B1B0 时，时，F11。A1A0等于等于B1B0 时，时，F21。A1A0小于小于B1B0 时，时，F31。 2、比较器、比较器比较器NOA1 A0 B1 B0F1 F2 F300000010100010012001000130011001401001005010101060110001701110018100010091001100101010010111011001121100100131101100141110100151111010F1F2 F3A1 A1A0 A0B1 B1 B0 B0 )14,13,12,9 ,8 ,4(F1 )11,7 ,