数字电路与逻辑设计(周洪敏)第10章

图10.4.1 PLD的密度分类
精选ppt
13
1.低密度可编程逻辑器件(LDPLD:Low-Density PLD)
… …
外部 数据 输入
输入项 乘积项
和项
输入 电路
与 阵列
或 阵列
输出 电路
数据 输出
反馈
分 类 与阵列 或阵列 输出电路 出现年代
PROM 固定 可编程 固定 70年代初
PLA 可编程 可编程 固定 70源自文库代中
PAL 可编程 固定
固定 70年代末
GAL 可编程
固定 精选ppt
可配置 80年代初 14
2.高密度可编程逻辑器件(HDPLD:High-Density PLD)
结构与LDPLD不同，通常采用一系列独立的 可编程逻辑模块阵列组成，通过布线资源将其连 接。
(1)CPLD (Complex PLD) 20世纪 80年代中。
10ms,上千次。 4.采用SRAM结构的PLD（SRAM工艺）
无限次。
精选ppt
16
10.5 可编程1逻辑阵列 PLA
一、PLA基本结构
A1
B1
D
C1
输入 & 电路
与 阵列
≥1
F F F
1 2 3
或阵列
图10.4.1 PL精选App的t 基本结构
17
二、PLA应用举例
例 用PLA器件实现函数
F 1 ( A 2 ,A 1 ,A 0 ) m ( 3 , 4 , 6 , 7 ) , F 2 ( A 2 ,A 1 ,A 0 )m ( 0 ,2 ,3 ,4 ,7 ) 。
解 ：用PLA器件实现，需3个输入端，2个输出端。
用卡诺图法化简，得出F1、F2的最简与或式：
F 1 ( A 2 ,A 1 ,A 0 ) A 2 A 0 A 1 A 0
F 2 ( A 2 ,A 1 ,A 0 ) A 1 A 0 A 2 A 1 A 1 A 0
相应的实现电路如图10.5.2所示。
A
B
AB
C
(2) FPGA(Field Programmable Gate Array) 20世纪 80年代中。 精选ppt
C
15
二、 PLD的制造工艺分类
1.一次性编程的PLD（熔丝、反熔丝工艺） 2.紫外线可擦除的PLD(EPLD) （EPROM工艺）
20min ,几十次。 3.电可擦除的PLD(EEPLD（) E2PROM、Flash工艺）
半定制电路：首先由制造厂制成标准的半成品， 然后由制造厂根据用户提出的逻辑要求，再对半 成品进行加工，实现预定的数字系统芯片。
精选ppt
3
PLD的出现
随着集成电路制造工艺和编程技术的提高， 早期的半定制电路的设计和编程都离不开制造厂。
从20世纪70年代末开始，发展了一种称为 可编程逻辑器件（PLD）的半定制芯片。PLD芯 片内的硬件资源和连线资源也是由制造厂生产好 的，但用户可以借助功能强大的设计自动化软件 （也称设计开发软件）和编程器，进行设计编程， 实现所希望的数字系统。
精选ppt
18
F 1(A 2,A 1,A 0)A 2A 0A 1A 0
F 2 (A 2 ,A 1 ,A 0 ) A 1 A 0 A 2 A 1 A 1 A 0
A0
1
A1
1
A2
1
&
≥1
F F
1 2
图10.5.2 用PLA精选实ppt现组合函数的设计
19
10.6 可编程阵列逻辑 PAL
除了具有与阵列(可编程)和或阵列（固定） 以外，还有输出和反馈电路： ❖ 专用输出结构 ❖ 可编程输入/输出结构 ❖ 寄存器输出结构 ❖ 异或输出结构
硬精选件pp的t 软化设计
4
中小规模可编程器件
可编程器件外形图
精选ppt
5
PLD的开发流程图
算法设计和电路划分
图形输入和文本输入
编译和逻辑仿真
设计实现
目标文精件选下ppt 载
6
可编程器件的下载方式
精选ppt
通用编程器 7
用专用下载电缆下载 （JTAG标准口）
接 计 算 机 并 口
用下载电缆下载示意图
精选ppt
20
I
1
输入行
&
≥1
&
≥1
1O
O
图10.6.2 专用输出结构 特点：或非门输出或互补输出
目前常用的产品有 PAL10H8(10输入，8输出，高电平输
出有效)、PAL10L8、 PAL16C1(16输入，1输出，互补型输
外部 数据 输入
…
输入项 乘积项
和项
输入 电路
与 阵列
或 阵列
输出 电路
数据 输出
反馈
图10.2.1 传统PLD的总体结构
X1 X
Xj
…
Z1
Z Zk
Q1
W1
…
Q Qm
Wl W
精选ppt
10
图6.1.1 时序电路的结构框图
10.3 PLD的表示方法
1、互补缓冲电路
A
1
AA
A
A A
2.固定连接 3.编程连接 4.断开（被擦除）
第10章 可编程逻辑器件
PLD: Programmable Logic Device
精选ppt
1
概述
按逻辑功能来分，数字电路芯片可划分为:
1. 通用型: TTL74系列、CMOS4000系列等
每个器件的逻辑规模小，功耗相对比 较大，用 其构成的系统布线复杂，占 用PCB ( Printed Circuit Board) 板面积大。
精选ppt
8
10.2 PLD的基本结构
一、PLD实现各种逻辑功能的依据
在数字系统设计中，任何组合逻辑函数都能用 “与–或”式表达，从而可用“与”门和“或” 门实现，而任何时序电路都是由组合电路加上 存储元件（FF）构成的，这就是PLD实现各种 逻辑功能的理论依据。
精选ppt
9
…
… …
二、传统PLD的总体结构
2.专用型：
把系统的全部或部分模块集成在一个芯片内，称
为专用集成电路ASIC (Application Specific Integrated
Circuit)。可以降低功耗、提高系统的可靠性、保密性
及工作速度。
精选ppt
2
ASIC是一种由用户定制的集成电路。又可以分 为全定制电路和半定制电路。
全定制电路：制造厂按用户提出的逻辑要求，专 门设计和制造的芯片。这类芯片专业性强，适合 在大批量定性生产的产品中使用。常用的有电子 表机芯、存储器、中央处理器CPU芯片等。
精选ppt
11
5.与逻辑
Z=ACE
& A BC DE
6.或逻辑
Z=A+C+E
A BC DE
7、多路选择器
A
00
B
01
C
10
D
11
C0 C1
精选ppt
F
12
10.4 PLD的分类
一、PLD的集成度分类
可编程逻辑器件PLD
低密度可编程逻 辑器件LDPLD
高密度可编程逻 辑器件HDPLD
PROM PLA PAL GAL CPLD FPGA