《数字电子技术基础》（第五版）教学课件 清华大学 阎石 王红

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1 《数字电子技术基础》（第五版）教学课件 清华大学 阎石 王红
《数字电子技术基础》（第五版）教学课件 清华大学 阎石 王红 联系地址：清华大学 自动化系 邮政编码：100084 联系电话：(010)

2 第八章 可编程逻辑器件

3 第八章 可编程逻辑器件 （PLD, Programmable Logic Device）
8.1 概述 一、PLD的基本特点 1. 数字集成电路从功能上有分为通用型、专用型两大类 2. PLD的特点：是一种按通用器件来生产，但逻辑功能是由用户通过对器件编程来设定的 数字 系统

4 二、PLD的发展和分类 PROM是最早的PLD PAL 可编程逻辑阵列 FPLA 现场可编程阵列逻辑 GAL 通用阵列逻辑 EPLD 可擦除的可编程逻辑器件 FPGA 现场可编程门阵列 ISP-PLD 在系统可编程的PLD

5 三、LSI中用的逻辑图符号

6 8.2 现场可编程逻辑阵列 FPLA 组合电路和时序电路结构的通用形式 A0~An-1 W0 W(2n-1) D0 Dm

7 8.2 FPLA 组合电路和时序电路结构的通用形式

8 8.3 PAL（Programmable Array Logic）
一、基本结构形式 可编程“与”阵列+固定“或”阵列+输出电路 最简单的形式为： 二、编程单元 出厂时， 所有的交叉点均有熔丝

9 8.3.2 PAL的输出电路结构和反馈形式 一. 专用输出结构 用途：产生组合逻辑电路

10 二. 可编程输入/输出结构 用途：组合逻辑电路， 有三态控制可实现总线连接 可将输出作输入用

11 三. 寄存器输出结构 用途：产生时序逻辑电路

12 四. 异或输出结构 时序逻辑电路 还可便于对“与-或”输出求反

13 五. 运算反馈结构 时序逻辑电路 可产生A、B的十六种算术、逻辑运算

14 8.3.3 PAL的应用举例

15 8.4 通用逻辑阵列 GAL 8.4.1 电路结构形式 可编程“与”阵列 + 固定“或”阵列 + 可编程输出电路 OLMC 编程单元 采用E2CMOS 可改写

16 GAL16V8

17 8.4.2 OLMC 数据选择器

18 8.4.3 GAL的输入和输出特性 GAL是一种较为理想的高输入阻抗器件

19 GAL输出缓冲级

20 8.5 可擦除的可编程逻辑阵列EPLD 一、结构特点 相当于 “与-或”阵列（PAL） + OLMC 二、采用EPROM工艺 集成度提高

21 8.7 现场可编程门阵列FPGA 一、基本结构 1. IOB 2. CLB 3. 互连资源 4. SRAM

22 1. IOB 可以设置为输入/输出； 输入时可设置为：同步（经触发器） 异步（不经触发器）

23 2. CLB 本身包含了组合电路和触发器，可构成小的时序电路 将许多CLB组合起来，可形成大系统

24 3. 互连资源

25 4. SRAM 分布式 每一位触发器控制一个编程点

26 二、编程数据的装载 数据可先放在EPROM或PC机中
通电后，自行启动FPGA内部的一个时序控制逻辑电路，将在EPROM中存放的数据读入FPGA的SRAM中 “装载”结束后，进入编程设定的工作状态 ！！每次停电后，SRAM中数据消失 下次工作仍需重新装载

27 8.8 在系统可编程通用数字开关（ispGDS）

28 8.9 PLD的编程 以上各种PLD均需离线进行编程操作，使用开发系统 一、开发系统 硬件：计算机+编程器 软件：开发环境（软件平台）
VHDL, Verilog 真值表，方程式，电路逻辑图（Schematic） 状态转换图（ FSM）

29 二、步骤 抽象（系统设计采用Top-Down的设计方法） 选定PLD 选定开发系统 编写源程序（或输入文件） 调试，运行仿真，产生下载文件 下载 测试

30 isp器件的编程接口（Lattice） 使用ispPLD的优点： *不再需要专用编程器 *为硬件的软件化提供可能
开发 环境 使用ispPLD的优点： *不再需要专用编程器 *为硬件的软件化提供可能 *为实现硬件的远程构建提供可能