1、 第25章 可编程逻辑器件PLD器件25.1 PLD的符号表示可编程逻辑器件（Programmable Logic Device，简称PLD）：能够简化设计过程、降低系统体积、节约成本、提高可靠性、缩短研发周期、各个厂家可以提供、具有一定连线和封装好的具有一定功能的标准电路。用户可以根据需要自己使用某种编程技术进行内部电路结构的连接，实现用户既是设计者也是使用者的转变。PLD电路分为四部分：输入缓冲电路、与阵列、或阵列、输出缓冲电路由于PLD内部阵列的连接规模十分庞大，用传统的逻辑电路图很难描述，所以采用了中所示的简化画法，这也是目前国际、国内通用的画法。CDAA B C DABBDAA B
2、C D（a）与门 （b）或门 （c）输出恒等于0的与门EN （d） 互补输出缓冲器 （e）三态输出缓冲器 25.2 PLD种类简介可编程逻辑阵列（Programmable Logic Array，简称PLA）可编程阵列逻辑（Programmable Array Logic，简称PAL）通用阵列逻辑（Generic Array Logic，简称GAL）。表8各种PLD阵列编程状态表类型与阵列或阵列PROM固定可编程PLA可编程可编程PAL可编程固定GAL可编程固定PROM与阵列固定、或阵列可编程。与阵列有n个输入时，会有2n个输出，利用率不经济。所以，PROM更多情况下用做只读存储器。PLA与阵
3、列、或阵列均可编程。但由于缺少编程工具，使用不广泛。PAL与阵列可编程、或阵列固定。它采用熔断丝双极型工艺，可进行一次编程。具有工作速度快、开发系统完善等优点，仍有部分使用。GAL与阵列可编程、或阵列固定。但输出电路采用逻辑宏单元，用户可对输出自行组态。GAL采用EEPROM的浮栅技术实现电擦除功能，使用方便，现在仍有许多设计者使用。25.2.4复杂可编程逻辑器件（CPLD）CPLD发展历史：随着半导体工艺的不断发展，用户对器件集成度的要求也在不断提高，原有的PLD已经不能满足要求。AMD公司最早生产的带有宏单元的PAL22V10成为区分PLD的界限：若可编程逻辑器件包含的门数大于PAL22V
4、10包含的门数，就可以认为是复杂PLD。1985年，美国Altera公司在EPROM和GAL器件的基础上，推出了可擦除可编程逻辑器件（Ersaable Programmable Logic Device，简称EPLD），其结构与PAL、GAL器件类似，但集成度比GAL器件高的多。随之各公司纷纷推出自己的EPLD产品，并形成系列。一般来说，EPLD可以包括GAL、EEPROM、FPGA、ispLSI、ispEPLD等器件。随器件密度的增大，原来的EPLD产品已经称为CPLD。将集成度达到某一要求的PLD产品都称为CPLD。CPLD构成原理：由可编程逻辑的功能块围绕位于中心的可编程互连矩阵构成，使
5、用金属线实现逻辑单元之间的连接，可编程逻辑单元类似于PAL的与阵列，采用可编程的与阵列和固定的或阵列结构。再加上共享的可编程与阵列，将多个宏单元连接起来，增加了I/O控制模块的数量与功能。 CPLD的基本结构：（1）可编程逻辑宏单元（2）可编程I/O控制模块（3）可编程内部连线三部分组成（1）可编程逻辑宏单元可编程逻辑宏单元（Logic Macro Cell，简称LMC）主要包括与阵列、或阵列、多路数据选择器和可编程触发器，可独立选择组合或时序工作方式。CPLD器件与GAL器件类似，其逻辑宏单元也是采用OLMC、即输出逻辑宏单元，但它的宏单元数量与与阵列数量比GAL大的多。逻辑宏单元具有密度高、乘积项共享结构、多触发器、异步时钟等特点。（2）可编程I/O单元CPLD的I/O单元（Input/Output Cell，简称IOC），是内部信号与I/O引脚之间的接口部分，不同功能的器件，结构也不尽相同。一般I/O作为一个独立的单元处理，由三态输出缓冲器、输出极性选择、输出选择等部分组成。（3）可编程内部连线可编程内部连线的作用是在各逻辑宏单元之间及逻辑宏单元与I/O单元之间提供互连网络。通过它，逻辑宏单元接收输入端的信号、并传递宏单元的信号。25.2.5 现场可编程门阵列现场可编程门阵列（F
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