可编程逻辑器件开发与应用

可编程逻辑器件开发与应用第一页，共23页。引言逻辑器件，即可用来实现特定逻辑功能的电子器件。最基本的逻辑关系有“与”、“或”、“非”等。门电路等都是逻辑器件，如74LS08（2输入四与门）实现“与”逻辑，74LS32（2输入四或门）实现“或”逻辑，这是实现简单逻辑功能，还有很多电路实现复杂逻辑功能，如微处理器等，这类是定制器件。第二页，共23页。如图1所示:定制逻辑器件第三页，共23页。

还有一类是可编程逻辑器件，称为PLD（ProgrammableLogicalDevice)。如图2所示:可编程器件第四页，共23页。大多数典型的PLD器件是由二级组合网络构成的。通常第一级是“与”阵列；第二级是“或”阵列。输入连接“与”阵列，在其中进行“与”逻辑组合，形成乘积项。然后乘积项转入“或”阵列，在“或”阵列中由不同的乘积项构成所要求的逻辑函数输出。第五页，共23页。一、PLD器件及其分类9.1通用可编程逻辑器件GAL三、应用电路设计二、PAL、GAL器件的结构第六页，共23页。一、PLD器件及其分类按集成密度分为第七页，共23页。PLD器件及其分类（续）按结构分为－基于与/或阵列结构的器件SPLD（PROM、PLA、PAL、GAL）、CPLD（EPLD）,并称之为PLD。－基于门阵列结构的器件（FPGA）

按编程工艺分为1.熔丝和反熔丝编程器件。如：Actel的FPGA器件。2.

SRAM器件。如：Xilinx的FPGA器件。3.UEPROM器件，即紫外线擦除/电编程器件。如大多数的EPLD器件。4.EEPROM器件。如：GAL、CPLD器件。第八页，共23页。PLD的电路表示法乘积项与门第九页，共23页。PLD的电路表示法（续）或项或门01AB例:第十页，共23页。PLD的电路表示法（续）基本的PLD结构与阵列可编程或阵列固定第十一页，共23页。二、PAL、GAL器件的结构1PAL结构与阵列可编程使输入项增多，或阵列固定使器件简化。与项有被浪费的情况且寄存器和I/O数量有限。或阵列固定明显影响了器件编程的灵活性第十二页，共23页。

PAL实现逻辑函数的原理用与或阵列实现全加器。An、Bn－加数，被加数Cn－低位进位Cn+1－本位进位Sn－和数全加器的最简与或表达式：二.PAL、GAL结构第十三页，共23页。AnBnCnAnBnCnAnBnCnAnBnCnAnBnAnCnBnCn二.PAL、GAL结构第十四页，共23页。

在与/或阵列的基础上再增加触发器,便可以构成既可以实现组合逻辑功能，又可以实现实现时序逻辑功能的PLD器件了。PAL实现逻辑函数的原理（续）二.PAL、GAL结构第十五页，共23页。2GAL结构(以GAL16V8为例)组成:8个输入缓冲器8个输出/反馈缓冲器8个三态输出缓冲器8个输出逻辑宏单元1个时钟输入CLK缓冲器1个输出使能缓冲器①1个可编程的与阵列第十六页，共23页。1个可编程的与阵列8个输入缓冲器8个输出/反馈缓冲器8个三态输出缓冲器8个输出逻辑宏单元1个时钟输入CLK缓冲器1个输出使能缓冲器二.PAL、GAL结构第十七页，共23页。输出逻辑宏单元（OLMC）结构1个或门1个异或门1个D触发器4个多路开关结构控制字SYN二.PAL、GAL结构第十八页，共23页。输出逻辑宏单元OLMC(n)的5种组态OLMC(n)的功能取决于熔丝状态SYN、AC0及AC1(n)。取不同的SYN、AC0及AC1(n)组合，可以得到宏单元OLMC(n)的不同的等效电路，或称不同的组态。2.GAL16V8的OLMC(n)宏单元的5种组态，如表9.1.6所示。3.在ABEL器件库中，根据GAL16V8的不同工作模式，给GAL16V8器件三个工业标号，如表9.1.7所示。第十九页，共23页。表9.1.7GAL16V8器件三个工业标号器件工业标号意义GAL16V8P16V8S简单模式SYN=1，AC0=0P16V8C复合模式SYN=1，AC0=1P16V8R寄存器模式SYN=0，AC0=1第二十页，共23页。GAL16V8的工作模式图9.1.5GAL16V8工作于简单模式图图9.1.6GAL16V8工作于复合模式图9