第四章可编程逻辑器件

第四章可编程逻辑器件 • 基本知识点 • 概述 • 可编程逻辑器件的分类 • 可编程逻辑器件的基本结构 • 可编程逻辑器件编程

基本知识点 • 可编程逻辑器件的种类 • PLA、PAL、GAL的结构特点 • EPLD、CPLD、FPGA的基本概念

1概述 从逻辑功能的特点上可将数字集成电路分为通用型和专用型两大类。数字逻辑电路课程中所介绍的中、小规模集成电路都属于通用型，它们的逻辑功能比较简单，而且固定不变。专用型数字集成电路（ASIC———Application Specific Integrated Circuit）是为某种专门用途而设计的集成电路。它不仅能减小电路体积、重量和功耗，而且使电路的可靠性大幅提高;但是，在用量不大的情况下，设计和制造的成本很高，并且设计、制造和修订的周期均较长。

2 可编程逻辑器件的分类 一、可编程逻辑器件PLD的内部可编程情况

二、可编程逻辑器件的密度分类

3 可编程逻辑器件的基本结构 一、现场可编程逻辑阵列（FPLA）的基本结构 Y 0 = C ⊙D

时序逻辑型FPLA的电路结构原理图

二、可编程阵列逻辑（PAL） 1.PAL的基本电路结构

编程后的PAL电路实现的函数为：

2.PAL的输出电路类型 （1）专用输出结构

（2）可编程输入/输出结构

（3）寄存器输出结构

（4）异或输出结构

（5）运算选通反馈结构

三、通用阵列逻辑（GAL） 1.GAL的电路结构我们以常用的GAL16V8为例，介绍GAL器件的一般电路结构和工作原理。 GAL16V8有一个64×32位的可编程与逻辑阵列，8个OLMC，10个输入缓冲器，8个三态输出缓冲器和8个反馈/输入缓冲器。

2.输出逻辑宏单元（OLMC）

四、可擦除的可编程逻辑器件（EPLD）的基本结构四、可擦除的可编程逻辑器件（EPLD）的基本结构 1.EPLD的基本结构产品AT22V10的基本电路结构和GAL类似。AT22V10有两种不同的封装形式，即双列直插式（DIP）和表面安装式（SMT）。 EPLD由于采用CMOS工艺，所以它功耗低、噪声容限大。又由于采用UVEPROM工艺，以叠栅注入MOS管作编程单元，所以它具有能够改写、可靠性高、集成度高、造价低的特点。目前EPLD的集成度可达每片1万门以上。

2.EPLD的输出逻辑宏单元 EPLD的OLMC中的D触发器增加了预置和置零功能，从而增加了使用灵活性。预置和置零工作方式可分为两大类:一类为同步工作方式，另一类为异步工作方式。

五、现场可编程门阵列（FPGA）的基本结构

4 可编程逻辑器件编程 1.开发系统的硬件硬件部分包括计算机和编程器。计算机用目前一般配置的PC机就可以了。编程器是对PLD进行写入和擦除的专用装置，能提供写入或擦除操作所需要的电源电压和控制信号，并通过串行接口从计算机接收编程数据，最终写进PLD中。目前生产的编程器都有较强的通用性，可以对多种类、多型号的PLD器件进行编程。

2.开发系统的软件 PLD的编程工作可以按如下步骤进行: （1）进行逻辑抽象。（2）选定PLD的种类和型号。（3）选定开发系统。（4）按编程语言的规定格式编写源程序。（5）上机运行。（6）卸载。（7）测试。

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