EDA技术与VHDL第2章PLD硬件特性与编程技术

2.2 低密度PLD可编程原理
2.2.1 电路符号表示
图2-3 常用逻辑门符号与现有国标符号的对照
2.2.1 电路符号表示
图2-4 PLD的互补缓冲器 图2-5 PLD的互补输入 图2-6 PLD中与阵列表示
图2-7 PLD中或阵列表示
图2-8 阵列线连接表示
2.2 低密度PLD可编程原理
2.2.2 PROM
2.2 低密度PLD可编程原理
2.2.2 PROM
… … …
A0 A1
An1
与阵列 （不可 编程）
W0 W1
W p1
或阵列 （可编程）
F0 F1
Fm1
p 2n
图2-10 PROM的逻辑阵列结构
2.2 低密度PLD可编程原理
2.2.2 PROM
A1
A0
或阵列
（可编程）
S A0 A1 C A0 • A1
20世纪70年代末
AMD公 司推出 PAL器件
20世纪80年代中期
FPGA器 件
EPLD器 件
20世纪80年代末
CPLD器 件
20世纪80年代初
GAL器件
进入20世纪90年代后 内嵌复杂 功能模块 的SoPC
2.1 PLD 概述
2.1.2 PLD的分类
可编程逻辑器件（PLD）
简单 PLD
复杂 PLD
纪80年代中期Altera和Xilinx分别推出了类似于PAL结
构的扩展型 CPLD和与标准门阵列类似的FPGA，它们都
具有体系结构和逻辑单元灵活、集成度高以及适用范围宽
等特点。这两种器件兼容了PLD和通用门阵列的优点，可
实现较大规模的电路，编程也很灵活。与门阵列等其它
ASIC相比，它们又具有设计开发周期短、设计制造成本低、
PROM
PLA PAL GAL CPLD
图2-2 按集成度(PLD)分类
FPGA
2.1 PLD 概述
2.1.2 PLD分类 从编程工艺上划分:
1．熔丝(Fuse)型器件。 2．反熔丝(Anti-fuse)型器件 。 3．EPROM型。称为紫外线擦除电可编程逻辑器件 。 4．EEPROM型 。 5．SRAM型 。 6．Flash型 。
… … …
A0 A1
地址
W0
W1
存储单元
An1
译码器 Wp1
阵列
p 2n
图2-9 PROM基本结构
F0 F1
Fm1
2.2 低密度PLD可编程原理
2.2.2 PROM PROM中的地址译码器是完成PROM存储阵列的行的选择，
其逻辑函数是：
W0 An1 A1 A0 W1 An1 A1 A0
... W2n 1 An1 A1 A0
2.2 低密度PLD可编程原理
2.2.2 PROM
F0 M W p1,0 p1 … M1,0W1 M 0,0W0 F1 M W p1,1 p1 … M W 1,1 1 M W 0,1 0
.
.
.
Fm1 M W p1,m1 p1 … M W 1,m1 1 M W 0,m1 0
其中 p 2n ，而M p1,m1 是存储单元阵列第m 1列p 1行单元的值
设计人员自行编程而把一个数字系统“集成”在一片
PLD上，而不必去请芯片制造厂商设计和制作专用的集
成电路芯片了。
分类
目前使用的PLD产品主要有：1、现场可编程逻辑阵
列FPLA（field programmable logic array);2、
可编程阵列逻辑PAL（programmable array
EDA技术与VHDL
第2章
PLD硬件特性与编程技术
2.1 PLD 概述
… …
输
输入
入
缓冲
电路
与
或
阵
阵
列
列
输出
输
缓冲
出
电路
图2-1 基本PLD器件的原理结构图
可编程逻辑器件PLD：
PLD是做为一种通用集成电路生产的，他的逻辑功
能按照用户对器件编程来搞定。一般的PLD的集成度很
高，足以满足设计一般的数字系统的需要。这样就可以由
logic);3、通用阵列逻辑GAL（generic array
logic);4、可擦除可编程逻辑器件EPLD（erasable
programmable logic device);5、现场可编程门阵
列FPGA（field programmable gate array)。其
中EPLD和FPGA的集成度比较高。有时又把这两种器件
GAL16V8,GAL22V10 等。它采用了EEPROM工
艺，实现了电可擦除、电可改写，其输出结构是可编程的
逻辑宏单元，因而它的设计具有很强的灵活性，至今仍有
许多人使用。这些早期的PLD器件的一个共同特点是可以
实现速度特性较好的逻辑功能，但其过于简单的结构也使
它们只能实现规模较小的电路。为了弥补这一缺陷，20世
开发工具先进、标准产品无需测试、质量稳定以及可实时
在线检验等优点，因此被广泛应用于产品的原型设计和产
品生产(一般在10,000件以下)之中。几乎所有应用门阵
列、PLD和中小规模通用数字集成电路的场合均可应用
FPGA和CPLD器件。
2.1 PLD 概述
2.1.1 PLD发展历程
20世纪70年代
熔丝编程的 PROM和 PLA器件
A1 A1 A0 A0 与阵列（固定）
F1
F0
图2-11 PROM表达的PLD阵列图
2.2 低密度PLD可编程原理
2.2.2 PROM
称为高密度PLD。
发展历程 早期的可编程逻辑器件只Biblioteka Baidu可编程只读存贮器
(PROM)、紫外线可擦除只读存贮器(EPROM)和电可擦 除只读存贮器(EEPROM)三种。由于结构的限制，它们只 能完成简单的数字逻辑功能。 其后，出现了一类结构上稍复杂的可编程芯片，即可编 程逻辑器件，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 辑都可以用“与一或”表达式来描述，所以， PLD能以乘 积和的形式完成大量的组合逻辑功能。这一阶段的产品主要 有PAL和GAL。PAL由一个可编程的“与”平面和一个固 定的“或”平面构成，或门的输出可以通过触发器有选择地 被置为寄存状态。PAL器件是现场可编程的，它的实现工 艺有反熔丝技术、EPROM技术和EEPROM技术。还有一 类结构更为灵活的逻辑器件是可编程逻辑阵列(PLA)，它 也由一个“与”平面和一个“或”平面构成，但是这两个平 面的连接关系是可编程的。PLA器件既有现场可编程的， 也有掩膜可编程的。在PAL的基础上，又发展了一种通用 阵列逻辑GAL，