组合可编程逻辑器件

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可编程逻辑器件

可编程逻辑器件1. 引言可编程逻辑器件（Programmable Logic Devices，PLD）是一种数字电路器件，具有可编程功能，广泛应用于数字系统设计、逻辑电路实现和协议转换等领域。

本文将介绍可编程逻辑器件的基本原理、分类以及应用。

2. 基本原理可编程逻辑器件的基本原理是利用可编程存储单元和可编程逻辑电路的组合，实现逻辑功能的编程。

具体来说，可编程逻辑器件包括可编程存储器、可编程逻辑阵列（PLA）以及输入/输出引脚等部分。

可编程存储器用于存储逻辑功能的真值表或逻辑方程式，其中包含了输入和输出的对应关系。

可编程逻辑阵列则通过内部的可编程互连结构，将存储器中的逻辑功能与输入/输出引脚相连。

通过对存储器中的编程操作，可以改变逻辑功能的实现方式，实现不同的逻辑功能。

3. 分类可编程逻辑器件根据内部的可编程结构和逻辑功能的实现方式，可以分为以下几类：3.1 可编程逻辑阵列（Programmable Logic Array，PLA）可编程逻辑阵列是最早的一种可编程逻辑器件，由与门阵列和与非门阵列组成。

通过对阵列中的与门和与非门进行编程，可以实现各种逻辑功能。

3.2 可编程数组逻辑器件（Programmable Array Logic，PAL）可编程数组逻辑器件也是由与门阵列和与非门阵列组成，但与可编程逻辑阵列不同的是，输入信号经过可编程与门和与非门后会经过输出或。

可编程数组逻辑器件提供了更灵活的逻辑功能组合方式。

3.3 可编程逻辑器件阵列（Field Programmable Logic Arrays，FPLA）可编程逻辑器件阵列是一种结合了PAL和双向通用门阵列（GAL）的结构，具有更高的逻辑资源和更灵活的编程方式，可实现更复杂的逻辑功能。

3.4 可编程门阵列（Programmable Gate Array，PGA）可编程门阵列是一种将逻辑门和触发器直接编程的逻辑器件，具有非常高的逻辑资源和灵活性，适用于设计复杂的数字逻辑电路。

cpld和74逻辑

cpld和74逻辑标题：CPLD与74逻辑——数字电路中的强强联手引言：在数字电路设计中，CPLD (Complex Programmable Logic Device) 和74逻辑是两个重要的组成部分。

它们的联合应用在各种电子设备中起着至关重要的作用。

本文将从人类的视角出发，探讨CPLD和74逻辑在数字电路设计中的优势和应用。

1. CPLD：功能强大的可编程逻辑器件CPLD是一种功能强大的可编程逻辑器件，具有高度灵活性和可定制性。

它由可编程逻辑单元（PLU）、输入/输出（I/O）单元和时钟管理单元组成。

CPLD通过可编程的AND/OR逻辑门实现各种复杂的布尔函数，从而实现数字电路的逻辑功能。

2. 74逻辑：经典的数字逻辑集成电路74逻辑是指由TTL (Transistor-Transistor Logic) 技术制造的数字逻辑集成电路。

它具有快速响应和高噪声抵抗能力的特点。

常见的74逻辑芯片包括与门、或门、非门等，通过这些基本逻辑门的组合和级联，可以实现各种数字电路的功能。

3. CPLD与74逻辑的结合应用CPLD与74逻辑的结合应用可以发挥二者的优势，实现更复杂、功能更强大的数字电路。

CPLD可以作为74逻辑的控制器，实现时序控制、状态机等复杂逻辑功能。

同时，CPLD还可以与外部设备进行接口，实现数字信号的输入和输出。

4. 数字电路设计中的案例分析以电子计算器为例，CPLD和74逻辑的结合应用可以实现计算器的逻辑功能。

CPLD作为控制器，接收按键输入信号并进行解码，将结果发送给74逻辑芯片进行运算，最终将计算结果显示在数码管上。

这种设计不仅提高了计算器的灵活性和功能性，还能够减少电路的复杂度和成本。

5. 总结CPLD和74逻辑的结合应用在数字电路设计中具有重要意义。

它们的组合不仅可以实现复杂的逻辑功能，还可以提高电路的可定制性和灵活性。

通过合理的设计和应用，我们可以充分发挥CPLD和74逻辑的优势，打造出高性能、高可靠性的数字电路产品。

可编程逻辑器件第章第一章可编程逻辑器件简介

可编程逻辑器件第章第一章可编程逻辑器件简介引言电子设计的必由之路将是数字化，这已成为有目共睹的事实。

在数字化的道路上，我国电子设计技术的发展经历了许多重大的变革和飞跃。

从传统的应用SSI、MSI等通用的数字电路芯片构成电路系统到广泛地应用单片机，电子设计技术发生了一个巨大的飞跃。

今天，随着VLSI向更高层次的发展，电子产品市场运作节奏的进一步加快，电子设计技术已迈入一个全新的阶段，即CPLD/FPGA在EDA基础上的广泛应用。

它在更高层次上容纳了过去数字技术的优秀部分，但在电子设计的技术操作和系统构成上却发生了质的飞跃。

CPLD/FPGA不但在逻辑实现上是无限的，而且可触及硅片电路线度的物理极限，并兼有串行、并行工作方式，高速、高可靠性以及宽口径适用性等诸方面的特点。

不但如此，随着EDA 技术的发展和CPLD/FPGA向深亚微米领域的进军，它们与MCU、MPU、DSP、A/D、D/A、ROM和RAM等独立器件之间的功能界限将日益模糊。

特别是软/硬件IP芯核产业的迅猛发展，嵌入式通用与标准CPLD/FPGA器件呼之欲出，片上系统（SOC）已近在咫尺。

同时，CPLD/FPGA还打破了软硬件之间最后的屏障，使软硬件工程师有了共同的语言。

可以预测，未来的电子设计将是EDA的时代，而掌握EDA这门技术无疑已成为现代每一位电子设计工程技术人员必不可少的基本技能。

本篇正是鉴于这样的背景，介绍了可编程逻辑器件（PLD）CPLD/FPGA的结构以及通用的硬件描述语言（VHDL），并着重介绍了Altera公司的软件平台MAX+PLUSII的使用和在此基础上的PLD基本设计原理。

第一章可编程逻辑器件简介1．1PLD设计的数字系统的特点可编程逻辑器件（ProgrammedLogicDevice），简称PLD，是一种由用户通过编程定义其逻辑功能，从而实现各种设计要求的集成电路芯片。

它是70年代发展起来的新型逻辑器件，发展至今，已相继出现了PROM、EPROM、PLA、PAL、GAL和ISP等多个品种。

组合可编程逻辑器件

与阵列固定，或阵列可编程(PROM)
B A
与阵列、或阵列均可编程(PLA)
B A 或阵列可编程
与阵列可编程，或阵列固定(PAL和 GAL等)
B A
或阵列固定
或阵列可编程
与阵列固定
L1 L0
与阵列可编程
L1 L
与阵列可编程
L1 L0
4.5.1
例1
组合逻辑电路的PLD实现
An Bn Cn
4、具有完善先进的开发工具：提供语言、图形等设计方法，十分灵活通过仿真工具来验证设计的正确性 5、系统处理速度高：用PLD与或两级结构实现任何逻辑功能，所需的逻辑级数少。这不仅简化了系统设计，而且减少了级间延迟，提高了系统的处理速度。 6、系统具有加密功能：某些PLD器件，如GAL或高密度可编程逻辑器件本身具有加密功能。设计者在设计时选中加密项，可编程逻辑器件就被加密，器件的逻辑功能无法被读出，有效地防止逻辑系统被抄袭。 7、使用方便：可以反复地擦除、编程，方便设计的修改和升级
低电平 L 高电平
A、B、C有一个输入低电平0V A、B、C三个都输入高电平+5V
L=A•B•C
A
B
C
D
V CC L
VCC
A
B
C
D
L
A、B、C 中有一个为0 输出为0； A、B、C 中都为1 输出为1。 L=ABC L=AC
T1
T2
X T3
T4
X
连接连接连接断开连接断开连接断开
(4) 浮栅MOS管开关叠栅注入MOS(SIMOS)管浮栅MOS管浮栅隧道氧化层MOS(Flotox MOS)管快闪(Flash)叠栅MOS管用不同的浮栅MOS管连接的PLD，编程信息的擦除方法也不同。SIMOS管连接的PLD，采用紫外光照射擦除； Flotox MOS管和快闪叠栅MOS管，采用电擦除方法。

[工学]第2章可编程逻辑器件可编程逻辑器件

PLD及应用
第2章可编程逻辑器件
CPLD概述
PLD及应用
第2章可编程逻辑器件
PLD及应用
第2章可编程逻辑器件
CPLD概述
基于乘积项阵列型CPLD的组成：
● 可编程内部连线
● 逻辑块
● I/O单元
PLD及应用
第2章可编程逻辑器件
Altera公司的CPLD
Altera公司生产的PLD器件主要有： ● ● ● ● ● ● ● ● ● Classic系列 MAX系列 FLEX系列 ACEX系列 APEX系列 Mercury系列 Excalibur系列 Stratix系列 Cyclone系列 CPLD
PLD及应用
第2章可编程逻辑器件
上电时，由这片配置EEPROM先对FPGA/CPLD
加载数据，十几毫秒后，FPGA/CPLD即可正常工作
(亦可由CPU配置FPGA/CPLD)。
对用户而言，CPLD与FPGA的内部结构稍有不
同，但用法一样，所以多数情况下不加以区分。
PLD及应用
第2章可编程逻辑器件
（f）
PLD及应用
第2章可编程逻辑器件
20世纪70年代初期的PLD主要是：
可编程只读存储器PROM（Programmable Read Only Memory）可编程逻辑阵列PLA（Programmable Logic Array）。
PLD及应用
A0 A1 A3
第2章可编程逻辑器件
Y0 Y1
PLD及应用
第2章可编程逻辑器件
CPLD通常基于乘积项(product-term)技术，采用EEPROM(或Flash)工艺，如Altera公司的MAX 系列、Lattice公司的大部分产品及Xilinx公司的 XC9500系列，这种CPLD都支持ISP技术在线编程，也可用编程器编程，并且可以加密。 FPGA通常基于查找表(Look Up Table，LUT) 技术，采用SRAM工艺，如Altera公司的FLEX、 ACEX、APEX系列和Xilinx公司的Spartan与Virtex 系列。由于SRAM工艺的特点——掉电后数据会消失，因此调试期间可以用下载电缆配置FPGA/CPLD器件，调试完成后，需要将数据固化在一个专用的 EEPROM中(用通用编程器烧写)。

可编程逻辑器件

结构基于SRAM查找表，采用RAM“数据”查找的方式，用
SRAM(静态随机存储器) 来构成逻辑函数发生器。
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3.1 可编程逻辑器件概述 Nhomakorabea一个N输入查找表（LUT）可以实现N个输入变量的任何逻辑功
能，如N输入“与”、N输入“异或”等。图3-2所示为4输入LUT，
其内部结构如图3-3所示。

Altera是著名的PLD生产器件厂商，多年来一直占据着行业领先的
地位。Altera公司可编程逻辑器件具有高性能、高集成度和高性价比的
优点，此外它还提供功能全面地开发工具和丰富的IP核、宏功能库等。
因此Altera的产品获得了广泛的应用。

Altera公司的可编程逻辑器件产品有多个系列。按照推出的先后顺
序依次为Classic系列、MAX（Multiple Array Matrix）系列、FLEX
（Flexible Logic Element Matrix）系列、APEX（Advanced Logic
Element Matrix）系列、ACEX系列、APEXⅡ系列、Cyclone系列、
Stratix系列、MAXⅡ系列、CycloneⅡ系列和StratixⅡ系列。
1）熔丝（Fuse）型器件。早期的PROM器件就是采用熔丝结构的，编程过程就是根据设计的熔丝图文件来烧断对应的熔丝，达到编程的目的。
2）反熔丝（Antifuse）型器件。对熔丝技术的改进，在编程处通过击穿漏层使得两点之间获得导通，这与熔丝烧断获得开路正好相反。某些FPGA器件采用了此种编程方式，如Xilinx公司的XC5000系列器件和 Actel的FPGA器件。
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3.2 Altera公司系列器件简介

逻辑电路分类

逻辑电路分类逻辑电路是现代电子技术中的重要组成部分，它们用于在电子设备中处理和传输信息。

根据其功能和结构的不同，逻辑电路可以分为多个分类。

以下是对几种常见的逻辑电路分类的介绍。

第一类是组合逻辑电路。

组合逻辑电路是由逻辑门组成的电路，逻辑门根据输入信号的组合来产生输出信号。

组合逻辑电路的输出只与当前的输入信号有关，而不受过去输入信号的影响。

常见的组合逻辑电路包括与门、或门、非门等。

与门的输出只有在所有输入信号都为1时才为1，否则为0；或门的输出只有在任意一个输入信号为1时才为1，否则为0；非门的输出与输入信号相反。

第二类是时序逻辑电路。

时序逻辑电路是由存储器和触发器等组成的电路，它可以根据输入信号和内部状态的变化来产生输出信号。

时序逻辑电路具有内部记忆功能，可以实现存储和处理信息的功能。

触发器是时序逻辑电路的核心元件，它可以存储一个比特的信息，并根据时钟信号的变化来改变其输出状态。

常见的触发器包括D触发器、JK触发器等。

第三类是可编程逻辑器件。

可编程逻辑器件是一种集成电路，可以根据用户的需求进行编程，实现不同的逻辑功能。

它通常由逻辑门和可编程的连接结构组成，可以根据用户的输入信号和编程信息来产生输出信号。

常见的可编程逻辑器件有可编程门阵列（PGA）、可编程逻辑阵列（PLA）等。

第四类是数字信号处理器（DSP）。

数字信号处理器是一种专门用于处理数字信号的微处理器，它可以对输入的数字信号进行快速、准确的处理。

数字信号处理器通常具有高速、高精度和低功耗的特点，广泛应用于通信、音频、视频等领域。

以上是对几种常见的逻辑电路分类的简要介绍。

通过合理的组合和应用这些逻辑电路，可以实现各种复杂的电子系统和功能。

在现代科技发展的背景下，逻辑电路的应用前景十分广阔，将持续为人类生活和工作带来更多的便利和创新。

可编程逻辑器件

异
可编程逻辑器件
（５） CPLD 比FPGA 使用起来更方便. （６） FPGA 的集成度比CPLD 高，具有更复杂的布线结构
和逻辑实现。
（７） CPLD 保密性好， FPGA 保密性差。（８）一般情况下， CPLD 的功耗要比FPGA 大，且集成度
时序逻辑电路
1.2
FPGA 器件
可编程逻辑器件
FPGA 是在PAL 、GAL 、CPLD 等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服
了原有可编程器件门电路数有限的缺点。 FPGA 采用高速CMOS 工艺，功耗低，可以与CMOS 、TTL 电平兼容，内部有丰富的触发器和I／O 引脚，况且FPGA 是 ASIC 电路中设计周期短、开发费用低、风险小的器件。可以说， FPGA 芯片是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一。
越高越明显。
电路与电子技术
时序逻辑电路
1.2
CPLD 和FPGA 的性能差异
可编程逻辑器件
（１） CPLD 更适合完成各种算法和组合逻辑， FPGA 更适合于完成时序逻辑。富的结构。（２） CPLD 采用连续式布线结构，消除了分段式连线的延时不固定、不可测的缺陷，但布通率下降，在逻辑复杂时，不能充分利用片内资源。（３） CPLD 的速度比FPGA 快，并且具有较大的时间可预测性。（４）在编程上FPGA 比CPLD 具有更大的灵活性
电路与电子技术
时序逻辑电路
1.1
CPLD 器件
可编程逻辑器件
CPLD 是从PAL 和GAL 器件发展出来的器件，相对而言规模大，结构复杂，属于大规模集成电路范围。它具有编程灵活、集成度高、设计开发周期短、适用范围宽、开发工具先进、设计制造成本低、对设计者的硬件经验要求低、标准产品无须测试、保密性强、价格大众化等特点

第2章可编程逻辑器件

3 . PAL
尽管用PLA实现逻辑电路的效率远远高于PROM，但PLA也有不足之处，主要是与阵列和或阵列均采用可编程开关，而可编程开关需占用较多的芯片面积，并会引入较大的信号延时，因此，PLA的结构不利于提高器件的集成度和工作速度。20世纪70年代出现了可编程阵列逻辑PAL。PAL是Programmable Array Logic的缩写，即可编程阵列逻辑。PAL也是PLD的一种，采用“与”、“或”阵列结构，但是与PROM 不同，PAL的“或”阵列是固定的，而“与”阵列则是可以编程的。随着VLSI技术的不断发展和提高，允许设计规模较大的“与”阵列。因此PAL为用户对“与”阵列编程带来了很大方便。在逻辑表达式中一般可以简化到几个积项，很少超过8个。所以在PAL中，每一个或门输入最多可以有8个乘积项，ic Array Logic的缩写，即通用可编程阵列逻辑。对应很多简单的数字逻辑，GAL等简单的可编程逻辑器件仍然被大量使用。目前，国内外很多对成本十分敏感的设计都在使用GAL等低成本可编程逻辑器件，越来越多的74系列逻辑电路被GAL取代。GAL等器件发展至今已经近20年了，新一代的GAL器件以功能灵活、小封装、低成本、重复可编程、应用灵活等优点仍然在数字电路领域扮演着重要的角色。目前比较大的GAL器件供应商主要是Lattice半导体公司。PAL器件的发展，给逻辑设计带来了很大的灵活性，但是它所提供的灵活性是有限的，不同的输出结构需要选用不同型号的PAL器件。此外，PAL的编程元件是熔丝，一旦编程以后不能再修改，因此，限制了PAL的广泛应用。20世纪80年代，Lattice公司推出了通用阵列逻辑（GAL），采用 EECMOS工艺，可以反复修改和再次编程。GAL器件在可编程阵列逻辑的基础上，增加了输出逻辑宏单元OLMC（Output Logic MacroCell），使得GAL的特性和使用灵活性大大优于PAL，成为目前为止使用最广泛的简单PLD器件。

可编程逻辑器件基本原理与应用

可编程逻辑器件基本原理与应用可编程逻辑器件（Programmable Logic Device，PLD）是一类具有可编程功能的数字逻辑器件，广泛应用于数字电路设计、逻辑控制以及嵌入式系统等领域。

本文将介绍可编程逻辑器件的基本原理和应用。

一、可编程逻辑器件的原理可编程逻辑器件的原理基于可编程逻辑阵列（Programmable Logic Array，PLA）或可编程阵列逻辑（Programmable Array Logic，PAL）的结构。

这些器件内部包含一系列的逻辑门、寄存器和触发器等电路，并通过可编程的开关网络使其能够按照用户的需求进行逻辑功能的配置。

1. 可编程逻辑阵列（PLA）可编程逻辑阵列是一种基本的可编程逻辑器件，它由与门阵列（AND Array）和或门阵列（OR Array）组成。

与门阵列负责实现逻辑运算中的“与”操作，或门阵列则实现“或”操作。

用户可以通过编程把与门阵列和或门阵列中的开关配置成所需的逻辑功能，实现不同的数字逻辑电路。

2. 可编程阵列逻辑（PAL）可编程阵列逻辑是另一种常见的可编程逻辑器件，它结合了与门阵列和或门阵列的功能，使得逻辑功能更加灵活。

PAL内部的与门阵列负责实现与操作，而或门阵列负责实现或操作，通过编程配置这些开关，可以实现多种逻辑功能的组合。

二、可编程逻辑器件的应用可编程逻辑器件在数字电路设计和系统控制中有着广泛的应用，以下列举几个常见的应用领域：1. 数字电路设计可编程逻辑器件可以用于设计各种数字逻辑电路，如组合逻辑电路和时序逻辑电路。

它们可以实现逻辑门、寄存器、计数器、状态机等元件的功能，并且灵活可编程，便于设计和测试。

2. 逻辑控制可编程逻辑器件可以用于设备的逻辑控制，如自动化生产线、工业控制系统等。

通过编程配置逻辑功能，可以实现对设备的自动控制和处理。

3. 嵌入式系统可编程逻辑器件在嵌入式系统中的应用越来越广泛。

它们可以作为嵌入式系统的核心部件，负责数据处理、信号转换等功能。

数字电路与逻辑设计(第三版)课件：可编程逻辑器件

为了进一步提高 SPLD 器件的速度、性能和集成度, 20 世纪 70 年代末, 80 年代初,出现了复杂可编程逻辑器件。 PAL 器件的发明者, MMI 公司( MonolithicMemoriesInc ) 推出了一款称为 MegaPAL 的 CPLD 器件,其中集成了四个标准的 PAL 模块。 MegaPAL的缺点是功耗太大。 1984 年, Altera 公司推出了新一代的集成了 CMOS 和 EPROM 工艺的 CPLD 器件。 CMOS 工艺的运用有利于提高芯片的集成度,并大量降低功耗;而利用EPROM 单元来进行编程,可以极大地方便系统的原型设计和产品开发。
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。

fpga时序逻辑和组合逻辑

fpga时序逻辑和组合逻辑FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，具备可在现场进行编程和配置的能力。

FPGA中包含的逻辑电路主要分为时序逻辑和组合逻辑两大类。

时序逻辑是指逻辑操作的结果是基于电路内部的时钟信号而变化的逻辑。

时序逻辑又分为同步时序逻辑和异步时序逻辑。

同步时序逻辑是指其输出的变化基于时钟信号的上升沿或下降沿的触发。

在FPGA中，每个时钟周期被分为不同的时钟区域，每个区域有一个时钟信号。

同步时序逻辑由触发器和组合逻辑电路组成。

触发器的状态在时钟沿到来时改变，而组合逻辑电路基于触发器的状态和输入来计算输出。

同步时序逻辑常用于实现状态机、寄存器和数据通路等。

异步时序逻辑则没有与时钟信号相关的触发时刻，它的输出结果可以随时发生改变。

由于其设计较为复杂且容易出现问题，FPGA的硬件描述语言通常不鼓励使用异步时序逻辑。

组合逻辑是指逻辑操作的结果仅仅基于输入，而不考虑任何时钟信号。

组合逻辑电路由逻辑门和其他逻辑元件组成。

它可以通过逻辑门的真值表或Karnaugh图等逻辑方法进行设计。

组合逻辑电路中的输出仅仅取决于当前的输入，而不考虑之前的状态。

组合逻辑常用于实现运算器、编码器和解码器等。

时序逻辑和组合逻辑在FPGA中都有重要的应用。

在设计FPGA时，需要根据需求选择合适的逻辑类型。

同步时序逻辑主要用于处理带有状态转换的逻辑，例如状态机。

异步时序逻辑则主要用于处理输入和输出可能具有任意时关系的逻辑，但需要更加谨慎地进行设计。

时序逻辑和组合逻辑的设计原则也存在一些区别。

时序逻辑的设计需要考虑时钟沿到来时的状态转换和数据的稳定时间等问题，而组合逻辑的设计主要关注输入和输出的关系。

在实际的FPGA设计中，时序逻辑和组合逻辑常常会交织在一起，相互配合完成复杂的任务。

总结来说，时序逻辑和组合逻辑是FPGA中重要的两种逻辑类型，各有其适用场景。

对于设计者来说，理解和熟练应用这两种逻辑类型，能够更好地完成FPGA设计任务。

可编程逻辑器件

可编程逻辑器件一、PLD简介可编程逻辑器件(PLD)，它能够完成各种数字逻辑功能。

典型的PLD由一个〝与〞门和一个〝或〞门阵列组成，而任意一个组合逻辑都能够用〝与—或〞表达式来描述，因此， PLD能以乘积和的形式完成大量的组合逻辑功能。

它有如下特点：1、逻辑电路的设计和测试均可在运算机上实现，设计成功的电路可方便的下载到PLD，因而可研制周期短、成本低、效率高，使产品能在极短时刻内推出。

2、用PLD实现的电路容易被修改。

这种修改通过PLD重新编程实现，能够不阻碍其外围电路。

因此，其产品的爱护、更新都专门方便。

PLD使硬件也能象软件一样实现升级，因而被认为使硬件革命。

3、较复杂的数字系统能用1片或数片PLD实现，因而，应用PLD生产的产品轻小可靠。

此外，PLD还具有硬件加密功能。

4、应用PLD设计电路时，需选择合适的软硬件平台〔开发系统〕。

因此，PLD得到广泛的应用。

二、PLD的分类按照PLD的结构体系，要紧可分为简单PLD〔包括PAL、GAL等〕、CPLD和FPGA。

PAL：Programmable Array Logic 可编程阵列逻辑GAL：Generic Array Logic 通用阵列逻辑CPLD：Complex Programmable Logic Device 复杂可编程逻辑器件FPGA：Field Programmable Gate Array现场可编程门阵列另外，最早使用的PLD是FPLA(Field Programmable Logic Array)现场可编程逻辑阵列，它的与、或阵列均可编程，现在差不多专门少使用。

EPLD是可擦除的可编程逻辑器件Erasable Programmable Logic Device的缩写。

有的资料把可擦除的PLD都统称为EPLD，但更一样的是指继PAL、GAL之后推出的一代集成度远高于PAL、GAL，但相对CPLD和FPGA较低的可擦除的可编程逻辑器件。

cpld的应用原理

CPLD的应用原理什么是CPLDCPLD（Complex Programmable Logic Device）是一种高度集成的可编程逻辑器件。

它由一系列可编程逻辑单元（PLD）和可编程电路连通网络（Interconnect Network）组成。

CPLD具有较高的逻辑密度和较低的功耗，适用于各种应用领域，如嵌入式系统、通信设备、工业控制等。

CPLD的工作原理CPLD的工作原理是基于可编程逻辑单元（PLD）和可编程电路连通网络（Interconnect Network）的组合。

PLD包括可编程逻辑阵列（PLA）和可编程输入输出（PIO）两部分，用于实现具体的逻辑功能。

而Interconnect Network则负责连接和配置PLD的内部单元。

在CPLD中，逻辑功能是通过编程来实现的。

用户可以使用硬件描述语言（如VHDL或Verilog）来描述所需的逻辑功能，并通过专门的编程软件将描述好的逻辑功能加载到CPLD中。

加载完成后，CPLD即可按照用户的要求进行逻辑运算和数据处理。

CPLD的应用CPLD在各种应用领域都有广泛的应用，下面是一些常见的应用示例：1.嵌入式系统：CPLD可以用于控制、处理和管理嵌入式系统中的各种外围设备，如键盘、显示器、存储器等。

它可以实现数据的输入输出、时序控制、状态切换等功能。

2.通信设备：CPLD可以用于实现通信设备中的各种协议和接口，如串行通信、以太网、USB等。

它可以提供高速数据传输和高质量的信号处理能力。

3.工业控制：CPLD可以用于工业控制系统中的逻辑控制和信号处理。

它可以实现各种输入输出的逻辑运算、信号转换和测量控制，提高系统的可靠性和稳定性。

4.汽车电子：CPLD可以应用于汽车电子控制单元（ECU）中，实现各种车载系统的控制和监测。

它可以处理传感器数据、驱动执行器、协调各个子系统之间的交互等。

5.航空航天：CPLD在航空航天领域有着广泛的应用。

它可以用于飞机系统和卫星系统中的控制和通信，提供高度可靠和高性能的功能实现。

可编程逻辑器件设计及应用实验报告

可编程逻辑器件设计及应用实验报告本文是一份关于可编程逻辑器件设计及应用实验报告的文档，旨在介绍可编程逻辑器件(PLD)的原理、设计方法和应用实验。

一、PLD的原理和分类可编程逻辑器件(PLD)是一种数字电路器件，是一种能够配置自定义逻辑电路的器件。

它由可编程逻辑数组(PLA)和可编程输入和可编程输出的I/O的一个组合而成。

PLA是逻辑电路的基本部件。

PLA可以对使用的逻辑类型进行编程，以及透明地传输引脚。

PLD一般分为三大类:可编程数组逻辑器件(PAL)，可编程逻辑阵列器件(PLA)和复杂可编程逻辑器件(CPLD)。

1.PALPAL是PLD的第一代产品。

PAL的原理是使用一组固定的OR门和一组可编程的AND门。

PAL需要使用一个和与逻辑表格显示器一起工作的编程器。

PAL由于自身设计的限制，在设计复杂的电路时存在很大的局限性。

2.PLAPLA是PLD的第二代产品。

PLA利用可编程的AND和OR 逻辑门对电路进行编程。

PLA的编程方式是将逻辑等式写在内部RAM中，这些逻辑等式是由双路维护电路输入的状态计算出来的。

PLA的通常的坏处是输入功率较高，在大多数电路设计中，PLA会消耗很大的功率。

3.CPLDCPLD是由PLA发展而来的，它是PLA的第三代产品。

CPLD 采用了浮动门架设计的晶体管，可以代替PLA中的PAL、GAL。

CPLD模块包括可编程集成电路和高速D触发器，它们可以优化PLA架构以执行信号编码、处理和控制任务。

二、PLD的设计方法1.设计流程PLD的设计方法主要分为以下几个部分:(1)电路分析:这是设计PLD电路的第一个步骤。

在这个步骤中，我们需要分析系统要完成的任务，并确定使用器件的类型。

(2)设计逻辑:在逻辑设计过程中，需要查看各种器件数据表以获取逻辑门的定制设置。

(3)编程:编程是根据设计逻辑对PLD进行编程的过程。

(4)仿真:仿真可以用于在实际硬件上测试电路的正确性和性能。

(5)验证:验证是确保电路可以在计划的时间内完成任务的过程。

用可编程逻辑器件设计组合逻辑电路实验报告

G=A B C=C (A B )+0 (A B)+0 (AB )+0 (AB)
A=B1C0=02C0=C
B=A 1C1=1C2=1C3=1 2C1=2C2=2C3=0
在S=1 + =0时，译码器 74LS138输出与输入间的逻辑关系：
F=A+B=AB(C+C )+AB (C+C )+A B(C+C )=
用可编程逻辑器件设计组合逻辑电路
电气信息类（创新实验班）
实验目标：
1.保密锁上有三个键钮A、B、C。要求当三个键钮同时按下，或A、B两个同时按下，和A、B中任一个单独按下时，锁就能被打开（用F表示开锁信号）；而当有键按下却不符合上列组合状态时，将发出报警信号（用G表示报警信号）。
2.设计用 3 个开关控制一个电灯的逻辑电路，要求改变任何一个开关的状态都能控制电灯由亮变灭或由灭变亮。要求用数据选择器来实现。
A
B
C
F（开锁）
G（报警）
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
1
0
1
0
0
1
0
1
0
1
1
0
1
1
01Biblioteka 0111
1
0
2.根据真值表写出逻辑函数式：
F=A+BG=A B C
3.在S=1时，数据选择器 74LS153输出与输入间的逻辑关系：
Y=
F=A+B=AB+AB +A B=0 (A B )+1 (A B)+1 (AB )+1 (AB)

可编程逻辑器件

改进了输出电路结构，通过编程，可以将输出结构配置成多种不同的电路。
输入
输入电路
与阵列
或阵列
输出电路
输出
33
以GAL16V8为例
GAL16V8结构框图
时钟输入缓冲器
输入缓冲器，产生8 对两两互补的变量
反馈/输入缓冲器，产生8对两两互补的变量
输出使能控制信号的输入缓冲器
A A
A
三态输出缓冲器
A
A
EN
A
A
EN
13
3. SPLD中的编程连接技术
熔丝工艺
A
B
C
D
VCC
0
R
L0
熔丝
L ABCD
A
B
熔丝
C
D
VCC
R
L
A BC D
L L AC
14
SPLD中的编程连接技术
可编程的叠栅（浮栅）MOS管
A
B
C
╳
T1
T2
T3
编程为断开状态
VCC
D R L
╳
T4 编程为断
开状态
0
Q
D
1
Q
＞
Q
反馈选择器
FMUX 10 11 01 00
10
OMUX 输出选
择器
I/O (n)
AC0 AC1(m) AC1(n)
CLK
来自相邻级输出(m)
OE
42
以GAL16V8为例
OLMC
编程后的等效逻辑电路：一种时序型输出
OLMC(n)
至相邻级的 FMUX 输入
PT1 来自与阵列

常用中规模组合逻辑器件

在中等规模的组合逻辑电路设计中，有几种常见的逻辑器件可供选择。

以下是一些常用的中规模组合逻辑器件：1. TTL（Transistor-Transistor Logic，晶体管-晶体管逻辑）：TTL是一种广泛使用的数字逻辑家族，其包括多种子系列，如74xx系列、74LSxx 系列、74ALSxx系列等。

TTL逻辑器件通常使用双极型晶体管和二极管构成，具有较高的速度和较低的功耗。

2. CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，互补金属氧化物半导体）：CMOS是另一种常见的数字逻辑家族，具有低功耗、高噪声抑制、较高的集成度和较广的工作电压范围等特点。

CMOS逻辑器件通常可以使用CD4000系列或74HC系列等。

3. PAL（Programmable Array Logic，可编程阵列逻辑）：PAL是一种可编程的逻辑器件，通过配置内部的与门阵列和或门阵列，可以实现特定的逻辑功能。

PAL器件通常用于中等规模的逻辑设计，其配置可以通过编程器进行编程。

4. GAL（Generic Array Logic，通用阵列逻辑）：GAL是一种可编程逻辑器件，类似于PAL，但具有更高的逻辑单元密度和更灵活的编程选项。

GAL器件通常具有更大的逻辑容量和更高的速度。

5. FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）：FPGA 是一种灵活的可编程逻辑器件，可以在硬件级别上实现任意逻辑功能。

FPGA器件可通过编程实现中等规模的逻辑设计，具有高度的可重构性和可定制性。

这些逻辑器件在中等规模的数字逻辑设计中被广泛使用，具有不同的特点和应用场景。

选择适合特定设计需求的逻辑器件需要考虑因素包括功耗、速度、集成度、可编程性以及成本等。

pla 的基本电路结构

PLA的基本电路结构
PLA（Programmable Logic Array）是一种可编程逻辑器件，其基本电路结构主要包括与阵列（AND Array）和或阵列（OR Array）两部分，通过这两部分的组合实现逻辑函数的功能。

在PLA的基本电路结构中，与阵列负责生成所有输入变量的乘积项。

每个乘积项都是输入变量按位与（AND）操作的结果。

与阵列的输出被送到或阵列，进行按位或（OR）操作，以生成最终的输出函数。

具体来说，PLA的电路结构可以描述为：
1.与阵列：它由一系列的可编程与门组成，每个与门对应一个乘积项。

输入变量的不同组合通过编程决定哪些与门被使能，从而生成对应的乘积项。

2.或阵列：与阵列的输出被送到或阵列，这里由一系列的可编程或门组成。

通过编程选择哪些乘积项参与或运算，从而生成最终的输出函数。

PLA的电路结构具有高度的灵活性和可编程性，可以通过改变与阵列和或阵列的编程来实现不同的逻辑功能。

这使得PLA在数字电路设计中具有广泛的应用，特别是在需要实现复杂逻辑功能的场合。

需要注意的是，虽然PLA具有高度的可编程性，但其电路结构相对复杂，且随着输入变量数量的增加，所需的乘积项和或门的数量也会急剧增加。

这可能导致PLA在实现某些逻辑功能时面临硬件资源消耗大、功耗高等问题。

因此，在实际应用中，需要根据具体需求和资源限制来选择合适的可编程逻辑器件。

组合可编程逻辑器件

可编程逻辑器件

cpld和74逻辑

可编程逻辑器件第章第一章可编程逻辑器件简介

组合可编程逻辑器件

[工学]第2章 可编程逻辑器件可编程逻辑器件

可编程逻辑器件

逻辑电路 分类

可编程逻辑器件

第2章 可编程逻辑器件

可编程逻辑器件基本原理与应用

数字电路与逻辑设计(第三版)课件：可编程逻辑器件

fpga时序逻辑和组合逻辑

可编程逻辑器件

cpld的应用原理

可编程逻辑器件设计及应用实验报告

用可编程逻辑器件设计组合逻辑电路实验报告

可编程逻辑器件

常用中规模组合逻辑器件

pla 的基本电路结构

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逻辑电路分类

第2章可编程逻辑器件