第7章可编程逻辑器件和现场
第七章可编程逻辑器件
设计库及库元件
在层次设计中所用的模块有两种：
预先设计好的标准模块 由用户设计的具有特定应用功能的模块
前者一般要存放在EDA开发系统中各种类型 的文件库之中，后者必须经过模型仿真和调 试证明无误后，建立一个图形符号存放在用 户的设计库中准备在更上层的设计中使用。
自底向上(BOTTOM—UP)的设计过程采用 的全是标准单元，通常比较经济。
但完全采用自底向上的设计有时不能完全 达到指定的设计目标要求。
计算机科学与工程系 15
BOTTOM—UP设计思想
用可编程ASIC实现一个好的电子系统设计 通常采用TOP—DOWN和BOTTOM—UP两 种方法的结合，充分考虑设计过程中多个 指标的平衡。
计算机科学与工程系 6
按制造技术和编程方式进行分类
双极熔丝和反熔丝ASIC通常称为OTP(one time programming)器件而采用EECMOS和 SRAM制造技术的可编程ASIC具有用户可重 复编程的特性，可以实现电擦电写。
计算机科学与工程系 7
按制造技术和编程方式进行分类
用SRAM技术制造的FPGA则具有数据挥发性，又 称易失性。
计算机科学与工程系 31
⒈PLD的逻辑表示
⑴PLD中阵列及其阵列交叉点的逻辑表示
①PLD中阵列交叉点的逻辑表示 ②PLD中与阵列和或阵列的逻辑表示
计算机科学与工程系 32
①PLD中阵列交叉点的逻辑表示
PLD逻辑阵列中交叉点的连接方式采用图77所示的几种逻辑表示。
在TOP—DOWN的设计过程中，划分每一个层次
模块时要对目标模块做优化，在实现模块时要进
行模拟仿真。虽然TOP—DOWN的设计过程是理
2023年大学_EDA技术与VHDL第二版(潘松著)课后习题答案下载
2023年EDA技术与VHDL第二版（潘松著）课后习题答案下载EDA技术与VHDL第二版（潘松著）课后答案下载第1章 EDA技术概述1.1 EDA技术及其发展1.1.1 EDA技术的发展1.1.2 EDA技术的涵义1.1.3 EDA技术的基本特征1.2 EDA技术的主要内容及主要的EDA厂商1.2.1 EDA技术的主要内容1.2.2 主要EDA厂商概述1.3 EDA技术实现目标1.3.1 超大规模可编程逻辑器件1.3.2 半定制或全定制ASIC1.3.3 混合ASIC1.4 EDA技术应用1.4.1 EDA技术应用形式1.4.2 EDA技术应用场合1.5 EDA技术的发展趋势1.5.1 可编程器件的发展趋势1.5.2 软件开发工具的发展趋势1.5.3 输入方式的发展趋势__小结思考题和习题第2章大规模可编程逻辑器件2.1 可编程逻辑器件概述2.1.1 PLD的'发展进程2.1.2 PLD的种类及分类方法2.2 简单可编程逻辑器件2.2.1 PLD电路的表示方法及有关符号 2.2.2 PROM基本结构2.2.3 PLA基本结构2.2.4 PAL基本结构2.2.5 GAL基本结构2.3 复杂可编程逻辑器件2.3.1 CPLD基本结构2.3.2 Altera公司器件2.4 现场可编程逻辑器件2.4.1 FPGA整体结构2.4.2 Xilinx公司FPGA器件2.5 在系统可编程逻辑器件2.5.1 ispLSl/pLSl的结构2.5.2 Lattice公司ispLSI系列器件 2.6 FPGA和CPLD的开发应用2.6.1 CPLD和FPGA的编程与配置2.6.2 FPGA和CPLD的性能比较2.6.3 FPGA和CPLD的应用选择__小结思考题和习题第3章 EDA设计流程与开发3.1 EDA设计流程3.1.1 设计输入3.1.2 综合3.1.3 适配3.1.4 时序仿真与功能仿真3.1.5 编程下载3.1.6 硬件测试3.2 ASIC及其设计流程3.2.1 ASIC设计方法3.2.2 一般的ASIC设计流程3.3 可编程逻辑器件的开发环境 3.4 硬件描述语言3.5 IP核__小结思考题和习题第4章硬件描述语言VHDL4.1 VHDL概述4.1.1 VHDL的发展历程4.1.2 VHDL的特点4.2 VHDL程序基本结构4.2.1 实体4.2.2 结构体4.2.3 库4.2.4 程序包4.2.5 配置4.3 VHDL基本要素4.3.1 文字规则4.3.2 数据对象4.3.3 数据类型4.3.4 运算操作符4.3.5 VHDL结构体描述方式 4.4 VHDL顺序语句4.4.1 赋值语句4.4.2 IF语句4.4.3 等待和断言语句4.4.4 cASE语句4.4.5 LOOP语句4.4.6 RETIARN语句4.4.7 过程调用语句4.4.8 REPORT语句4.5 VHDL并行语句4.5.1 进程语句4.5.2 块语句4.5.3 并行信号代人语句4.5.4 并行过程调用语句4.5.5 并行断言语句4.5.6 参数传递语句4.5.7 元件例化语句__小结思考题和习题第5章 QuartusⅡ软件及其应用5.1 基本设计流程5.1.1 建立工作库文件夹和编辑设计文件 5.1.2 创建工程5.1.3 编译前设计5.1.4 全程编译5.1.5 时序仿真5.1.6 应用RTL电路图观察器5.2 引脚设置和下载5.2.1 引脚锁定5.2.2 配置文件下载5.2.3 AS模式编程配置器件5.2.4 JTAG间接模式编程配置器件5.2.5 USBBlaster编程配置器件使用方法 __小结思考题和习题第6章 VHDL应用实例6.1 组合逻辑电路设计6.1.1 基本门电路设计6.1.2 译码器设计6.1.3 数据选择器设计6.1.4 三态门设计6.1.5 编码器设计6.1.6 数值比较器设计6.2 时序逻辑电路设计6.2.1 时钟信号和复位信号6.2.2 触发器设计6.2.3 寄存器和移位寄存器设计6.2.4 计数器设计6.2.5 存储器设计6.3 综合实例——数字秒表的设计__小结思考题和习题第7章状态机设计7.1 一般有限状态机7.1.1 数据类型定义语句7.1.2 为什么要使用状态机 7.1.3 一般有限状态机的设计 7.2 Moore型有限状态机设计 7.2.1 多进程有限状态机7.2.2 单进程有限状态机7.3 Mealy型有限状态机7.4 状态编码7.4.1 状态位直接输出型编码 7.4.2 顺序编码7.4.3 一位热码编码7.5 状态机处理__小结思考题和习题第8章 EDlA实验开发系统8.1 GW48型实验开发系统原理与应用8.1.1 系统性能及使用注意事项8.1.2 GW48系统主板结构与使用方法8.2 实验电路结构图8.2.1 实验电路信号资源符号图说明8.2.2 各实验电路结构图特点与适用范围简述8.3 GW48CK/GK/EK/PK2系统信号名与芯片引脚对照表 __小结思考题和习题第9章 EnA技术实验实验一：全加器的设计实验二：4位加减法器的设计实验三：基本D触发器的设计实验四：同步清零计数器的设计实验五：基本移位寄存器的设计串人/串出移位寄存器实验六：同步预置数串行输出移位寄存器的设计实验七：半整数分频器的设计实验八：音乐发生器的设计实验九：交通灯控制器的设计实验十：数字时钟的设计EDA技术与VHDL第二版（潘松著）：内容简介《EDA技术与VHDL》主要内容有Altera公司可编程器件及器件的选用、QuartusⅡ开发工具的使用;VHDL硬件描述语言及丰富的数字电路和电子数字系统EDA设计实例。
数字电子技术课后答案
数字电子技术基础答案第1章自测题 1.1填空题1. 100011.11 00110101.01110101 11110.01 1E.42. 43. n 24. 逻辑代数 卡诺图5.)(D C B A F )(D C B A F +='6.))((C B D C B A F7. 代数法 卡诺图8. 1 1.2判断题1. √2.√3. × 1.3选择题 1.B 2.C 3.C1.4 A F =1⊙B AB F 2 B A F +=3 1.51.6 C L =1.7 AB C B A BC Y 习题1.1 当000012 A A A ,7A 到3A 有1个不为0时，就可以被十进制8整除 1.2 (a)AC BC AB F ++=1 （b ）B A AB F +=2(c)C B A S ⊕⊕= AC BC AB C 0 1.3略1.4 (1) ）（B A D C F )(1 ))((1B A D C F ++='(2) ）（B A B A F )(2 ))((2B A B A F ++='(3) E D C B A F 3 DE C AB F ='3(4) )()(4D A B A C E A F ）（))()((4D A C AB E A F +++='1.5 C B A F ⊕⊕=1.6 (1) B A C B C A L (2) D B C B D C A L (3) AD L (4) E ABCD L (5) 0 L 1.7 C B A BC A C AB ABC C B A L ),,( 1.8(1) ABD D A C F 1 (2) BC AB AC F 2(3) C A B A B A F 3 (有多个答案) (4) C B D C AB C A CD F +++=4 (5) C B A ABD C B A D B A F 5 (6) 16 F 1.9 (1) AD D C B B A F 1 (2) B A AC F 2(3) D A D B C B F 3 (4) B C F 4 1.10 (1) C A B F 1 (2) B C F 2(3) D A B C F 3 (4) C B A D B D C F 4 1.11 C A B A D F1.12 (1) D B A D C A D C B F 1（多种答案） (2) C B BCD D C D B F 2 (3) C B C A D C F 3 (4) A B F 4 (5) BD D B F 5 (6) C B D A D C A F 6（多种答案） (7) C A D B F 7（多种答案） (8) BC D B F 8（多种答案） (9) B D C F 9 1.13 略第2章自测题 2.1 判断题1. √2. √3. ×4. √5. √6. √7. ×8. √9. × 10√ 2.2 选择题1．A B 2．C D 3．A 4．B 5．B 6．A B D 7．C 8．A C D 9．A C D 10.B 习题2.1解：ABC Y =12.2解：(a)mA 234.0503.012=-=-=C CES CC BS R U V I βBS mA 1.0537.06I I B <=-=∴三极管处于放大状态，)V (711.05012=⨯⨯-=-=C B CC O R I V u β。
大学_数字逻辑第四版(欧阳星明著)课后习题答案下载
数字逻辑第四版（欧阳星明著）课后习题答案下载数字逻辑第四版（欧阳星明著）课后答案下载第1章基础概念11.1概述11.2基础知识21.2.1脉冲信号21.2.2半导体的导电特性41.2.3二极管开关特性81.2.4三极管开关特性101.2.5三极管3种连接方法131.3逻辑门电路141.3.1DTL门电路151.3.2TTL门电路161.3.3CML门电路181.4逻辑代数与基本逻辑运算201.4.1析取联结词与正“或”门电路201.4.2合取联结词与正“与”门电路211.4.3否定联结词与“非”门电路221.4.4复合逻辑门电路221.4.5双条件联结词与“同或”电路241.4.6不可兼或联结词与“异或”电路241.5触发器基本概念与分类251.5.1触发器与时钟271.5.2基本RS触发器271.5.3可控RS触发器291.5.4主从式JK触发器311.5.5D型触发器341.5.6T型触发器37习题38第2章数字编码与逻辑代数392.1数字系统中的编码表示392.1.1原码、补码、反码412.1.2原码、反码、补码的运算举例472.1.3基于计算性质的几种常用二-十进制编码48 2.1.4基于传输性质的几种可靠性编码512.2逻辑代数基础与逻辑函数化简572.2.1逻辑代数的基本定理和规则572.2.2逻辑函数及逻辑函数的表示方式592.2.3逻辑函数的标准形式622.2.4利用基本定理简化逻辑函数662.2.5利用卡诺图简化逻辑函数68习题74第3章数字系统基本概念763.1数字系统模型概述763.1.1组合逻辑模型773.1.2时序逻辑模型773.2组合逻辑模型结构的数字系统分析与设计81 3.2.1组合逻辑功能部件分析813.2.2组合逻辑功能部件设计853.3时序逻辑模型下的数字系统分析与设计923.3.1同步与异步933.3.2同步数字系统功能部件分析943.3.3同步数字系统功能部件设计993.3.4异步数字系统分析与设计1143.4基于中规模集成电路(MSI)的数字系统设计1263.4.1中规模集成电路设计方法1263.4.2中规模集成电路设计举例127习题138第4章可编程逻辑器件1424.1可编程逻辑器件(PLD)演变1424.1.1可编程逻辑器件(PLD)1444.1.2可编程只读存储器(PROM)1464.1.3现场可编程逻辑阵列(FPLA)1484.1.4可编程阵列逻辑(PAL)1494.1.5通用阵列逻辑(GAL)1524.2可编程器件设计1604.2.1可编程器件开发工具演变1604.2.2可编程器件设计过程与举例1604.3两种常用的HDPLD可编程逻辑器件164 4.3.1按集成度分类的可编程逻辑器件164 4.3.2CPLD可编程器件1654.3.3FPGA可编程器件169习题173第5章VHDL基础1755.1VHDL简介1755.2VHDL程序结构1765.2.1实体1765.2.2结构体1805.2.3程序包1835.2.4库1845.2.5配置1865.2.6VHDL子程序1875.3VHDL中结构体的描述方式190 5.3.1结构体的行为描述方式190 5.3.2结构体的数据流描述方式192 5.3.3结构体的结构描述方式192 5.4VHDL要素1955.4.1VHDL文字规则1955.4.2VHDL中的数据对象1965.4.3VHDL中的数据类型1975.4.4VHDL的运算操作符2015.4.5VHDL的预定义属性2035.5VHDL的顺序描述语句2055.5.1wait等待语句2055.5.2赋值语句2065.5.3转向控制语句2075.5.4空语句2125.6VHDL的并行描述语句2125.6.1并行信号赋值语句2125.6.2块语句2175.6.3进程语句2175.6.4生成语句2195.6.5元件例化语句2215.6.6时间延迟语句222习题223第6章数字系统功能模块设计2556.1数字系统功能模块2256.1.1功能模块概念2256.1.2功能模块外特性及设计过程2266.2基于组合逻辑模型下的VHDL设计226 6.2.1基本逻辑门电路设计2266.2.2比较器设计2296.2.3代码转换器设计2316.2.4多路选择器与多路分配器设计2326.2.5运算类功能部件设计2336.2.6译码器设计2376.2.7总线隔离器设计2386.3基于时序逻辑模型下的VHDL设计2406.3.1寄存器设计2406.3.2计数器设计2426.3.3并/串转换器设计2456.3.4串/并转换器设计2466.3.5七段数字显示器(LED)原理分析与设计247 6.4复杂数字系统设计举例2506.4.1高速传输通道设计2506.4.2多处理机共享数据保护锁设计257习题265第7章系统集成2667.1系统集成基础知识2667.1.1系统集成概念2667.1.2系统层次结构模式2687.1.3系统集成步骤2697.2系统集成规范2717.2.1基于总线方式的互连结构2717.2.2路由协议2767.2.3系统安全规范与防御2817.2.4时间同步2837.3数字系统的非功能设计2867.3.1数字系统中信号传输竞争与险象2867.3.2故障注入2887.3.3数字系统测试2907.3.4低能耗系统与多时钟技术292习题295数字逻辑第四版（欧阳星明著）：内容提要点击此处下载数字逻辑第四版（欧阳星明著）课后答案数字逻辑第四版（欧阳星明著）：目录本书从理论基础和实践出发，对数字系统的基础结构和现代设计方法与设计手段进行了深入浅出的论述，并选取作者在实际工程应用中的一些相关实例，来举例解释数字系统的设计方案。
第7章 数字系统设计实例
第7章 数字系统设计实例
7.2 音 乐 发 生 器
本设计利用可编程逻辑器件配以一个小扬声器设 计了一个音乐发生器，其结构如图7-4所示。本例产生 的音乐选自“梁祝”片段。
第7章 数字系统设计实例
4 MHz
预置计数器
二分频
扬声器
初始计数值 4 Hz
音名译
数码管
乐谱产生器
图7-4 音乐产生器原理框图
第7章 数字系统设计实例
从这种实现方法的特点可以看出，由于分频器的 分频值在不断改变，因此分频后得到的信号抖动较大。 当分频系数为N-0.5(N为整数)时，可控制扣除脉冲 的时间，使输出为一个稳定的脉冲频率，而不是一次N 分频，一次N-1分频。
第7章 数字系统设计实例
7.1.2 电路组成 设需要设计一个分频系数为N-0.5的分频器，其电
第7章 数字系统设计实例
BEGIN
clk<=inclk XOR divide2; --inclk与divide2异或后作为模N计数器的时钟 outclk1<=inclk; PROCESS(clk)
BEGIN
IF(clk'event AND clk='1') THEN IF(count="0000") THEN
路可由一个模N计数器、一个二分频器和一个异或门组
成，如图7-1所示。 在实现时，模N计数器可设计成带预置的计数器， 这样就可以实现任意分频系数为N-0.5的分频器。
第7章 数字系统设计实例
f0
异或门
模 N计 数 器
f0/(N－ 0.5)
二分频器
f0/(2N－ 1)
图7-1 通用半整数分频器
第7章 数字系统设计实例
可编程逻辑器件
1
数字逻辑
7.1
可编程逻辑器件的发展和分类
自从 30多年前第一片 PLD问世以来， PLD的技术发展一
直在不断地前进。 PLD器件的设计思想来源于可编程只 读 存 储 器 （ Programmable Read Only Memory ， PROM），最初的PLD 是20世纪70年代中期出现的可编 程逻辑阵列（ Programmable Logic Array， PLA ）， PLA在结构上由可编程的与阵列和可编程的或阵列构成， 其阵列规模小、编程麻烦，并没有得到广泛的应用。随 后 出 现 了 可 编 程 阵 列 逻 辑 （ Programmable Array Logic，PAL），PAL由可编程的与阵列和不可编程的或 阵列构成，采用熔丝编程的方式，设计较 PLA 灵活，器 件速度快，是第一种得到普遍应用的PLD器件。
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数字逻辑
7.1
可编程逻辑器件的发展和分类
(2) 可编程逻辑阵列PLA PLA在结构上由可编程的与阵列和可编程的或阵列构成，
其输出电路固定、阵列规模小、编程麻烦，因而并没得 到广泛的应用。与PROM相比，PLA具有如下特点： ① PROM是与阵列固定、或阵列可编程，而PLA是与和 或阵列全可编程。 ② PROM与阵列是全译码的形式，而PLA是根据需要产 生乘积项，从而减小了阵列的规模。 ③ PROM实现的逻辑函数采用最小项表达式来描述；而 用PLA实现逻辑函数时，运用简化后的最简与或式，即 由与阵列构成乘积项，根据逻辑函数由或阵列实现相应 乘积项的或运算。 ④ 在PLA中，对多输入、多输出的逻辑函数可以利用公 共的与项，因而提高了阵列的利用率。
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数字逻辑
7.1
可编程逻辑器件的发展和分类
《数字电子技术》课程教学大纲
数字电子技术课程教学大纲(DIGITA1E1ECTRONICTECHNO1OGY)总学时数：56其中实验学时：0学分：3.5适用专业：电气工程与自动化专业一、课程的性质、目的和任务本课程是自动化专业的必修学科基础课程。
数字电子技术是电工、电子系列课程知识平台上的重要组成部分，是在电子技术方面入门性质的重要技术基础课。
其教学目的是使学生获得适应信息时代的电子技术方面的基本理论、基本知识和基本技能。
培养学生分析和解决问题的能力，为以后深入学习数字电子技术领域的相关内容和专业应用打好基础。
具体包括两方面：一是正确分析设计数字电路特别是集成电路的基础；二是进一步学习设计专用集成电路芯片的基础。
二、课程教学的基本要求在本课程学习中，要求学生掌握数字电子技术中的基本概念、基本原理和基本分析方法，其中包括：数字逻辑基础知识、逻辑门电路、组合逻辑电路的分析和设计、触发器时序逻辑电路的分析和设计、存储器和可编程逻辑器件、脉冲波形的产生和变换、数模和模数转换器的基本内容。
此外还应了解数字系统设计的一般方法。
三、课程的教学内容、重点和难点第一章数字逻辑概论(6学时)第一节数字逻辑电路概述(1)数字信号和数字电路的特点(2)数字电路的研究方法第二节数制(1)十进制数、二进制数、十六进制数的构成特点(2)非十进制数向十进制数转换及十六进制与二进制的相互转换的方法(3)十进制数向非十进制数转换的方法第三节二进制数的算术运算(1)无符号二进制数的算术运算(2)带符号二进制数的减法运算第四节编码(1)8421码内容及构成特点(2)2421码、5211码、循环码、余3循环码、ASC11码的构成特点及内容第五节基本逻辑运算第六节逻辑函数及其表示方法基本要求：(1)掌握数字信号与模拟信号的区别(2)掌握常用数制及其相互之间的转换(3)掌握原码、反码及补码的关系及转换(4)掌握8421码内容及构成特点；了解其它常用代码的构成特点重点难点：各种数制间相互转换，原码、反码及补码的概念及转换。
第7章基于FPGA的DSP开发设计
第7章基于FPGA的DSP开发设计FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，在数字信号处理（DSP）领域中具有广泛应用。
基于FPGA的DSP开发设计可以帮助实现高性能、低功耗的数字信号处理系统。
本文将介绍基于FPGA的DSP开发设计的基本原理和应用领域。
基于FPGA的DSP开发设计主要涉及数字信号处理算法的实现和系统的优化。
FPGA可以通过编程来实现各种数字信号处理功能，如滤波、模拟信号采集和生成、音频处理、图像处理等。
相比于传统的DSP芯片，FPGA拥有更高的灵活性和可扩展性，可以根据需要进行编程和重新配置。
基于FPGA的DSP开发设计可以应用于多个领域。
在通信领域，可以利用FPGA实现无线通信系统、数字调制解调器、数字滤波器等功能，提高通信系统的性能和可靠性。
在音频领域，可以利用FPGA实现音频编解码器、音频效果器、音频处理器等功能，提供高质量的音频处理和音乐制作能力。
在图像领域，可以利用FPGA实现图像处理算法、图像传感器接口、视觉系统等功能，提供高速、高分辨率的图像处理能力。
基于FPGA的DSP开发设计需要掌握相关的开发工具和编程语言。
常用的开发工具包括Vivado、Quartus、Xilinx和Altera等，可以用于设计、仿真和调试FPGA的电路。
常用的编程语言包括VHDL（Very High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）和Verilog，可以用于描述FPGA电路的行为和结构。
此外，还可以使用高级编程语言如C/C++来编写FPGA的控制软件和算法实现。
在进行基于FPGA的DSP开发设计时需要考虑的一些关键因素包括系统性能、功耗和成本。
通过合理的算法设计和系统优化，可以实现高性能和低功耗的数字信号处理系统。
此外，还需要考虑FPGA的资源利用率和频率限制，以充分发挥FPGA的性能和优势。
可编程逻辑器件名词解释
可编程逻辑器件名词解释
可编程逻辑器件（Programmable Logic Device，PLD）是一种
集成电路芯片，它可以通过编程来实现特定的逻辑功能。
PLD可以
根据用户的需求进行配置，从而实现不同的逻辑功能，如逻辑门、
触发器、计数器等。
PLD通常由可编程的逻辑阵列和输入/输出引脚
组成。
可编程逻辑器件的主要优点是灵活性和可重构性，用户可以
根据需要重新编程PLD，而无需更换硬件。
这使得PLD在数字电路
设计中具有广泛的应用，包括逻辑控制、数据处理、通信和嵌入式
系统等领域。
PLD通常分为两类，可编程逻辑阵列（PLA）和可编程数组逻辑
器件（PAL）。
可编程逻辑阵列通常由可编程的逻辑门阵列和可编程
的互连网络组成，用户可以通过编程将逻辑门连接成所需的逻辑功能。
而可编程数组逻辑器件则包含一个固定的逻辑阵列和一个可编
程的连接网络，用户可以通过编程来配置连接网络，从而实现不同
的逻辑功能。
除了PLA和PAL，还有一些其他类型的可编程逻辑器件，如复
杂可编程逻辑器件（CPLD）和现场可编程门阵列（FPGA）。
CPLD通
常具有更多的可编程逻辑块和触发器，适用于较小规模的逻辑设计。
而FPGA则具有更大的规模和更灵活的可编程性，适用于复杂的逻辑设计和高性能的应用。
总的来说，可编程逻辑器件通过编程实现灵活的逻辑功能，为数字电路设计提供了重要的工具和技术。
它在电子行业中扮演着重要的角色，为工程师们提供了强大的设计和开发能力。
数字电子技术基础课后习题答案第7章习题答案
题7.1.1 可编程阵列逻辑（PAL）由、和组成。
答：输入缓冲器、与阵列、或阵列输出题7.1.2 通用阵列逻辑（GAL）由、和组成。
答：输入缓冲器、与阵列、或阵列输出逻辑宏单元题7.1.3 可编程阵列逻辑（PAL）可组成种典型的输出组态。
（A）2 （B）3 （C）4 （D）5答：C题7.1.4 通用阵列逻辑（GAL）的输出逻辑宏单元可组成种典型的输出组态。
（A）2 （B）3 （C）4 （D）5答：D题7.1.5 在系统编程器件（isp）和早期的EEPROM在编程方面，前者脱离了束缚。
（A）软件平台（B）编程器（C）电源（D）刷新电路答：B题7.1.6 单片通用阵列逻辑（GAL）的输出逻辑宏单元编程为寄存器组态时，只能应用在场合。
（A）同步时序电路（B）异步时序电路（C）复位电路（D）移位寄存器答：A、D题7.2.1 在系统可编程逻辑器件采用编程单元。
（A）E2CMOS （B）熔丝（C）SRAM （D）隧道型浮栅单元答：A题7.2.2 EPM7000S系列提供的共享乘积项有和。
（A）共享扩展（B）并联扩展（C）串联扩展（D）缓冲扩展答A、B题7.2.3 输入输出单元即可以编程为输入或输出，还可以编程为。
答：双向题7.2.4 编程I/O控制块输出缓冲器的输出电压摆率，可提供较高的。
（A）克服毛刺（B）并联扩展（C）转换速度（D）减低功耗答：C题7.2.5 ispLSI1000系列的ORP可提供GLB到IOC的信号。
（A）输入（B）中间（C）输出（D）时钟答：C题7.2.6 CPLD具有较高的性能，并具有如下特点。
（A）单片多系统（B）异步时序电路（C）动态刷新（D）丰富的查找表8081题7.3.1 现场可编程门阵列（FPGA ）静态时无 ，称之为 。
(A) 功耗 (B) 电流(C) 零功耗器件 (D) 有源器件答：A 、C题7.3.2 CPLD 的信号通路固定，系统速度可以 。
FPGA 的内连线是分布在逻辑单元周围，而且编程的种类和编程点很多，使布线相当灵活，但在系统速度方面低于 。
数字电路与逻辑设计(第三版)课件：可编程逻辑器件
在 20 世纪 80 年代初,可编程器件和 ASIC 芯片之间存在 较大的集成度和性能的差距。SPLD 器件和 CPLD 器件具有 很高的可编程性,它们的设计和修改时间都很短,但这些器件 的集成度都较低,无法实现更加复杂的功能。与此相反, ASIC 芯片实现了极高的集成度和复杂的功能,但 ASIC 芯片的价格 十分昂贵,其设计与生产周期也很长。 ASIC 芯片一旦在硅片 上实现,就是不可改变的。
可编程逻辑器件
图 6-13 CPLD 器件和 FPGA 器件的体系结构比较
可编程逻辑器件
在集成度不高的设计中, CPLD 器件往往以价格优势取 胜,而在更高集成度的设计中,FPGA 器件则以较低的总体逻 辑开销取胜。
可编程逻辑器件
6. 4. 2 FPGA 器件的特征 典型的 FPGA 器件的特征参数如表 6-2 所示。随着半导
可编程逻辑器件
6. 2. 1 PROM 器件 第一种 SPLD 器件是 PROM 器件。 PROM 器件于 1970
年问世,主要用来存储计算机的程序指令和常数,但设计人员 也利用 PROM 来实现查找表和有限状态机等一些简单的逻 辑功能。实际上,利用 PROM 器件可以方便地实现任意组合 电路,这是通过一个固定的与阵列和一个可编程的或阵列组 合来实现的。一个具有三输入、三输出的未编程 PROM结 构如图 6-4 所示。在该结构中,与阵列固定地生成所有输入 信号的逻辑小项,而或阵列则通过编程,实现任意小项之和。
电子教案-电子技术(第5版_吕国泰)教学资源51134-第7章 半导体存储器和可编程逻辑器件-电子课件
第四节、可编程逻辑器件
5、在系统可编程逻辑器件（ispPLD）
在系统可编程逻辑器件（ispPLD）是20世纪90 年代推出的一种高性能大规模数字集成电路，它成 功地将原属于编程器的有关电路也集成于ispPLD中。 因此， ispPLD的最大特点是，编程时既不需要使 用编程器，也不需要将器件从系统的电路板上取下， 用户可以直接在系统上进行编程。
22
第四节、可编程逻辑器件
2、可编程阵列逻辑（PAL）
可编程阵列逻辑（PAL）是20世纪70年代末期 出现的产品，它是由可编程的与阵列和固定的或阵 列所组成的与或逻辑阵列。
PAL比PLA工艺简单，易于编程和实现，既有 规则的阵列结构，又有灵活多变的逻辑功能，使用 较方便。但其输出方式固定而不能重新组态，编程 是一次性的。
可编程逻辑阵列（PLA）是20世纪70年代中期 出现的逻辑器件，它既包括可编程的与阵列，也包 括可编程的或阵列；不仅可用于实现组合逻辑电路 功能，如果在或阵列的输出外接触发器，还可用于 实现时序逻辑电路功能。
PLA 的与阵列不是全译码，而是可编程的。同 时，其或阵列也是可编程的。用它来实现同样的逻 辑函数，其阵列规模要比ROM小得多。
2、存取周期 连续两次读（写）操作间隔的最短时间称 为存取周期。
一、固定ROM 二、可编程ROM 二、ROM的应用实例
ROM的结构框图 存储矩阵 地址译码器 读出电路
第二节、只读存储器
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一、固定ROM 1、二极管掩模ROM
第二节、只读存储器
8
第二节、只读存储器
9
2、MOS管掩模ROM
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(2) RAM的字扩展
第三节、随机存取存储器
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第四节、可编程逻辑器件
数电1-10章自测题及答案(2)
数电1-10章自测题及答案(2)第一章绪论一、填空题1、根据集成度的不同，数字集成电路分位以下四类：小规模集成电路、中规模集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路。
2、二进制数是以2为基数的计数体制，十六体制数是以16为基数的计数体制。
3、二进制数只有0和1两个数码，其计数的基数是2，加法运算的进位规则为逢二进一。
4、十进制数转换为二进制数的方法是：整数部分用除2取余法，小数部分用乘2取整法，十进制数23.75对应的二进制数为10111.11。
5、二进制数转换为十进制数的方法是各位加权系数之和，二进制数10110011对应的十进制数为179。
6、用8421BCD码表示十进制时，则每位十进制数可用四位二进制代码表示，其位权值从高位到低位依次为8、4、2、1。
7、十进制数25的二进制数是11001，其对应的8421BCD码是00100101。
8、负数补码和反码的关系式是：补码=反码+1。
9、二进制数+1100101的原码为01100101，反码为01100101，补码为01100101。
-1100101的原码为11100101，反码为10011010，补码为10011011。
10、负数-35的二进制数是-100011，反码是1011100，补码是1011101。
二、判断题1、二进制数有0~9是个数码，进位关系为逢十进一。
（）2、格雷码为无权码，8421BCD码为有权码。
（√）3、一个n位的二进制数，最高位的权值是2^n+1。
（√）4、十进制数证书转换为二进制数的方法是采用“除2取余法”。
（√）5、二进制数转换为十进制数的方法是各位加权系之和。
（√）6、对于二进制数负数，补码和反码相同。
（）7、有时也将模拟电路称为逻辑电路。
（）8、对于二进制数正数，原码、反码和补码都相同。
（√）9、十进制数45的8421BCD码是101101。
（）10、余3BCD码是用3位二进制数表示一位十进制数。
（）三、选择题1、在二进制技术系统中，每个变量的取值为（A）A、0和1B、0~7C、0~10D、0~F2、二进制权值为（B）A、10的幂B、2的幂C、8的幂D、16的幂3、连续变化的量称为（B）A、数字量B、模拟量C、二进制量D、16进制量4、十进制数386的8421BCD码为（B）A、001101110110B、001110000110C、100010000110D、010*********5、在下列数中，不是余3BCD码的是（C）A、1011B、0111C、0010D、10016、十进制数的权值为（D）A、2的幂B、8的幂C、16的幂D、10的幂7、负二进制数的补码等于（D）A、原码B、反码C、原码加1D、反码加18、算术运算的基础是（A）A、加法运算B、减法运算C、乘法运算D、除法运算9、二进制数-1011的补码是（D）A、00100B、00101C、10100D、1010110、二进制数最高有效位（MSB）的含义是（A）A、最大权值B、最小权值C、主要有效位D、中间权值第二章逻辑代数基础一、填空题1、逻辑代数中三种最基本的逻辑运算是与运算、或运算、非运算。
数电--数电习题答案
第1章习题答案1-1．按照集成度分类，试分析以下集成器件属于哪种集成度器件：（1）触发器；（2）中央处理器；（3）大型存储器；（4）单片计算机；（5）多功能专用集成电路；（6）计数器；（7）可编程逻辑器件。
解：（1）小规模；（2）大规模；（3）超大规模；（4）超大规模；（5）甚大规模；（6）中规模；（7）甚大规模。
1-2．将下列十进制数转换为二进制数、八进制数和十六进制数。
（1）45（2）78（3）（4）（5）65 （6）126解：（1）(45)10=(101101)2=(55)8=(2D)16（2）(78)10=(1111000)2=(170)8=(78)16（3）10=2=8=16（4）=2=8=16（5）(65)10=(1100101)2=(145)8=(65)16（6）(126)10=(1111110)2=(176)8=(7E)16101-3．将下列十六进制数转换为二进制数和十进制数。
解：（1）(49)16=(1001001)2=(73)10（2）(68)16=(1101000)2=(104)10（3）16=(1100101)2=(145)10（4）16=2=(84.)10（5）(35)16=(110101)2=(53)10（6）(124)16=(0)2=(292)101-4．将下列八进制数转换为二进制数和十进制数。
解：（1）(27)8=(010111)2=(23)10（2）(56)8=(101110)2=(46)10（3）8=2=10（4）8=2=10（5）(35)8=(11101)2=(29)10（6）(124)8=(1010100)2=(84)101-5．将下列二进制数转换为十六进制数、八进制和十进制数。
解：（1）(1110001)2=(71)16=(161)8=(113)10（2）2=16=8=10（3）2=16=8=10（4）(10001)2 =(11)16=(21)8=(17)10（5）(1010101)2=(55)16=(125)8=(85)101-6．试求出下列8421BCD码对应的十进制数。
PLD及其应用
构成波形发生器
将字符的点阵预先存储在ROM中，然后顺序给出地址码， 从存储矩阵中逐行读出字符的点阵，并送入显示器即可显示出 字符。
ROM的应用（6）
ROM阵列
结构表示 例1:试写出如图所示 ROM阵列中所有存储的逻辑函 数 L1、 L2 、L3 和 L4 的表达式。
A A B B
地址译码器
ROM的基本结构
地址 线
A0 A1
存贮矩阵 输出缓冲器
字线
存贮容量
W0 W 地址 1 译码 存贮矩阵 器 An1 W2n 1
2 m
210 m 1K m
n
输出缓冲器
位线
Dm1
D1 D0
地址 ROM 字线 数据 (位线) 3） 的应用（
引脚名表
逻辑方程
关键字
DESCRIPTION
Y A / B / A B
最后一行
“非”运算
GAL器件的应用与开发(4)
GAL器件的开发应用举例
-----举例说明FM软件源文件的编写 例:试用GAL器件实现6个基本逻辑门:“与”门、“或”门、 “与非”门、“或非”门、“异或”门和“同或”门。 解： (1)根据任务要求选择GAL器件,定义器件的引脚功能 12个输入、6个输出
二极管ROM
ROM的分类
按构成存储单 ROM存入 元的元件分类 数据的过程 称为编程 掩模式ROM
晶体管ROM
MOS管ROM
一次编程ROM(PROM)
按编程方式 多次改写编程ROM 分类 闪速存储器FLASH
光擦编程ROM(EPROM) 电擦编程ROM(EEPROM) 电改写ROM(EAROM)
PLD课件
（2）输出方程
Z xQ1Q 0 xQ1Q 0
（3）状态图
（4）功能 模4可逆计数器。
第 7章 可编程逻辑器件及其应用 第7章
PLD采用的逻辑符号
与门的三种简化表示法
阵列B AB
简单可编程逻辑器件SPLD
PROM的基本结构
43ROM编程前后阵列图和作为存储器的示意图
例1 用PROM实现如真值表所示的逻辑电路
例2 试用PROM设计一个8421BCD码（B3B2B1B0）到余3码 （E3E2E1E0）的逻辑转换电路。 答：余3码每个码比相应的 8421BCD码大3，即大 0011
（2）化简后的Y1和Y2表达式
Y1 (A,B,C)=AB+AC Y2 (A,B,C)=B+C+A
例4 分析如图所示PLA电路，写出次态方程和输出方程，画状 态图，说明电路的逻辑功能。 答：（1）次态方程
n+1 n n n n n n n n Q1 xQ1 Q0 xQ1 Q0 xQ1 Q0 xQ1 Q0 n+1 n Q0 Q0
可编程逻辑阵列(PLA)
与、或阵列均可编程
时序PLA基本结构 （同步时序电路）
例3 可编程逻辑阵列PLA实现的组合逻辑电路如图所示。 （1）依照电路图写出函数Y1和Y2的逻辑表达式； （2）用公式法化简上述Y1和Y2表达式至最简。
答：（1）Y1和Y2的逻辑表达式
Y1 (A,B,C)=AB+BC+AC Y2 (A,B,C)=AB+BC+A
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ABEL硬件描述语言规则概要
为了更具体地说明信号的性质，在标识符后面 可以加点后缀。 ABEL-HDL的合法点后缀 .FC 触发器模式控制 .CLK 边沿触发器的时钟输入 .CE 时钟门控触发器的时钟使能输入 .LE 锁存器的锁存使能输入(低电平有效) .LH 锁存器的锁存使能输入(高电平有效) .LD 寄存器加载输入
用户源文件就是设计者书写的描述所要实现逻辑电 路功能的软件程序的集合。其软件程序必须符合某 一可编程逻辑设计语言的语法规范。现在广泛使用 的有ABEL-HDL，VHDL，Verilog-VHDL等硬件描述 语言。
(2)编译用户源文件
要想使建立起来的用户源文件变成要下载的数据文 件(JEDEC)，必须经过若干步的语言处理程序。如 语法检查、逻辑化简、功能模拟、时间模拟等。经 过专用软件处理后，证明用户建立的源文件正确无 误，最后将其转换成要下载的编程数据文件 (JEDEC〉。把上述的一系列处理过程称为编译。
Feedback=Sm
Feedback
在图7-17(a)中，乘积项Pn+1 作为三态输出缓冲器 的使能端控制信号。 由于各阵列交叉点全打有×，所以n+1号与门输 出为逻辑“0”，三态输出缓冲器禁止，其输出为 高阻。 这时，或阵列输出信号Sm 与IOm 引脚断开，加在 IOm 引脚上的输入信号则可通过反馈缓冲器加到 与阵列上。 这种输出三态缓冲器高阻且加在输出引脚上的信 号借助反馈缓冲器成为输入信号的组态方式用图 7-17(b)表示。
⒉PLD中与阵列和或阵列的逻辑表示
图 (c)是烧断3个熔丝的情况，图 (d)是图 (c)的PLD表示。 可编程或阵列，其构成原理与可编程的与阵列相同。
可编程或阵列
可编程或阵列，其构成原理与 可编程的与阵列相同 。
1.输入缓冲器和反馈缓冲器
在PLD中有二种特殊的缓冲器， 它们是输入缓冲器和反馈缓冲器， 这二种缓冲器有相同的电路构成， 图7-10给出它们的PLD表示，它 们是单输入、双输出的缓冲器单 元，一个是高有效输出端，即同 极性输出端。另一个是低有效输 出端，即反极性输出端。 与曾经学过的输出三态缓冲器不 同，虽然输出三态缓冲器也有三 个端，但只有一个输入和一个输 出端，另一个是使能控制端。
根据芯片的集成度和结构复杂度分类
现场可编程逻辑门阵列 FPGA：现场可编程门 阵列FPGA是集成度和结构复杂度最高的可编程 ASIC。 运算器、乘法器、数字滤波器、二维卷积器 等具有复杂算法的逻辑单元和信号处理单元 的逻辑设计可选用FPGA实现。
可编程ASIC的编程方式
可编程ASIC的编程方式有两种，一种是采用专 用编程器进行编程，一种是在系统编程。 后者甩掉了专用编程器，而且也不用将芯片从 电路系统取下，只利用计算机和一组下载电缆 就可以在系统编程。 Lattice和Xilinx等几家大公司现在都有在系统可 编程ASIC产品。在系统编程方式方便了用户。
图7-10
1.输入缓冲器和反馈缓冲器
原则上说，输出三态缓冲器 有二个输入端一个输出端。 注意二者之间的区别。 输入缓冲器和反馈缓冲器输 出只有0、1两个逻辑状态。 而输出三态缓冲器除了有0、 1两个逻辑状态外，还有一 个称为高阻(Z)的状态。
图7-10
2.输出极性可编程的异或门
在PLD中为了实现输出极性可编程，常 采用图 (a)所示的异或门结构。 当熔丝烧断，异或 门输出极性为低有 效，即
4.可编程数据分配器的逻辑表示
如图7-13所示。
在图7-13中核心部分是 可编程逻辑分配器
FUSE1正常 时(默认状态) 不熔断，乘 积项簇的信 号传不到n 号宏单元。
根据可编程熔丝S1S0的不 同编程情况，乘积项簇分 别被分配到n+1号、 n号、 n-1号、n-2号宏单元。
若编程后 FUSE1熔断， 乘积项簇信 号可以传到 n号宏单元。
可编程ASIC的一般开发步骤
Hale Waihona Puke 设计输入(entry)功能模拟(function simulation)
逻辑分割(partitioning)
布局和布线(place and routing)
时间模拟(timing simulation)
写入下载数据(download)
ASIC开发步骤流程图
在采用熔丝工艺的PLD器件 中，器件出厂后用户编程之前， 所有可编程点处的熔丝都处于 接通状态，习惯上都用×表示 熔丝接通，因此可编程点上处 处都打×或 。
熔丝烧断点
PLD器件被用户编程后，可编 程点上的熔丝有的烧断，有的接 通。 编 程后可在编程点上仍打有×， 这时的×表示可编程点被编程后 熔丝接通。 熔丝烧断的可编程点上的×消 失，行线和列线不相接，这种情 况用图 (c)表示。
PLD的逻辑表示
PLD中阵列及其阵列交叉点的逻辑表示
1.PLD中阵列交叉点的逻辑表示 2.PLD中与阵列和或阵列的逻辑表示 1.输入缓冲器和反馈缓冲器 2.输出极性可编程的异或门 3.地址选择可编程的数据选择器 4.可编程数据分配器的逻辑表示
PLD中基本逻辑单元的PLD表示
1.PLD中阵列交叉点的逻辑表示
图7-19给出GAL 的基本结构框图。 由图7-19看出 GAL是由可编程 的与阵列、固定 不可编程)的或阵 列、可编程的输 出逻辑宏单元 OLMC)三部分主 要电路构成。
时钟信 号输入
输入口
逻辑宏单元
输入/输出口
固定或阵列
可编程与阵列
三态控制
2.GAL的开发流程(开发步骤)
(1)建立用户源文件
5.激励方式可编程的时序记忆单元 的PLD表示
由图7-14看出，通过编程，若线与行线断开，其 输入为逻辑1。根据编程情况，地址选择端的输 入有00，01，10，11四种情况。
5.激励方式可编程的时序记忆单元 的PLD表示
使R/L端为0，Q端的输出状态 只与激励信号有关并受D决定， 图7-14所示电路为D锁存器。 通过编程，若使R/L端为1，图 7-14所示电路只有在时钟脉冲 信号CLK的驱动下，Q端的状 态变化受D端的激励信号决定， 该电路具有D触发器功能。
ABEL硬件描述语言规则概要
③标识符中不能使用空格，单词间分隔需用下 划线。 ④标识符中不能使用句点，除非是一个合法的 点后缀名。 ⑤标识符的命名不能与系统软件的关键字相同。 ⑥标识符可以用大写、小写或混合字体输入， 但其意义与字体有关。 例如，以全部小写字母输入的标识符output与 开头字母大写的Output就为不同的标号。
PLD逻辑阵列中交叉点的连接方式采用图7-7所 示的几种逻辑表示。
图7-7
不可编程点
(a)表示实体连结，就是 行线和列线在这个交叉 点处实在连接，这个交 叉点是不可编程点，在 交叉点处打上黑实点。
可编程点
(b)表示可编程连接。无论× 或 表示该符号所在行线和列 线交叉处是个可编程点，具有 一个可编程单元。
Feedback=Sm
Feedback
通用阵列逻辑GAL
GAL的结构及其工作原理
GAL的基本阵列结构 通用型GALl6V8的电路结构
GAL16V8的结构控制字 GAL16V8的OLMC GAL的工作模式和逻辑组态 GAL16V8的行地址图 GAL16V8的编程
GAL的基本 阵列结构
4.实际功能验证
将芯片从编程器取下，放到实验电路中 或实际工作的系统中进行实际功能验证， 如果功能正确，说明开发工作结束。如 果功能验证不正确，则还要返回到第一 步重新修改设计。
ABEL硬件描述语言规则概要
一、标识符与关键字 ⒈标识符 标识符用来标识器件、器件管脚或节点、集合、 输入/输出信号、常量、宏及变量。 所有这些标识符都遵从同样的命名规则，具体规 则如下: ①标识符最多31个字符长，必须以字母或下划线 打头。 ②除第一个字符外，标识符可由大小写字母、数 字、波浪线(~)和下划线(_)组成。
FUSE2为又一个可编程点。
如果FUSE2熔断，异或门 反极性传输，否则异或门 原极性传输，n号宏单元接 收信号与乘积项簇信号同 相。
5.激励方式可编程的时序记忆单元 的PLD表示
时序记忆单元有二种，即锁存器和触发器。
输出的状态只受输入激励信号控制的时序记忆 单元是锁存器。 只有在时钟信号控制下才能得到受输入激励信 号决定的相应输出状态的时序记忆单元是触发 器。 二种时序记忆单元的根本区别是输出状态的变 化是否取决于时钟信号的控制。
根据芯片的集成度和结构复杂度分类
简 单 可 编 程 逻 辑 器 件 SPLD ： 集 成 度 小 于 PALCE22V10或 GAL22V10的PLD。
特点是都具有可编程的与阵列、不可编程的或阵列、 输出逻辑宏单元OLMC和输入输出逻辑单元IOC。
复 杂 可 编 程 逻 辑 器 件 CPLD: 集 成 度 大 于 PAL22V10或GAL22V10的PLD都可视为CPLD。
6.PLD中与阵列的缺省表示
输出为Z3的与门输入阵列交叉点上无×，与门符号内 也无×，这是浮动状态的逻辑表示。浮动输入状态代 表与阵列编程后熔丝全部熔断，4个输入全都不同与门 相接，相当与门输入悬空，与门输出为高电平，即输 出逻辑“1”
7.双向输入/输出和反馈输入的 逻辑表示