第八章--清華數(shù)字電子技術(shù)第五版閻石課件

數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 第五版 教學(xué)課件清華大學(xué)閻石王紅 聯(lián)系地址 清華大學(xué)自動(dòng)化系郵政編碼 100084電子信箱 wang hong 聯(lián)系電話 010 62792973 第八章可編程邏輯器件 第八章可編程邏輯器件 PLD ProgrammableLogicDevice 8 1概述一 PLD的基本特點(diǎn)1 數(shù)字集成電路從功能上有分為通用型 專用型兩大類2 PLD的特點(diǎn) 是一種按通用器件來生產(chǎn) 但邏輯功能是由用戶通過對(duì)器件編程來設(shè)定的 數(shù)字系統(tǒng) 二 PLD的發(fā)展和分類PROM是最早的PLDPAL可編程邏輯陣列FPLA現(xiàn)場可編程陣列邏輯GAL通用陣列邏輯EPLD可擦除的可編程邏輯器件FPGA現(xiàn)場可編程門陣列ISP PLD在系統(tǒng)可編程的PLD 三 LSI中用的邏輯圖符號(hào) 8 2現(xiàn)場可編程邏輯陣列FPLA 組合電路和時(shí)序電路結(jié)構(gòu)的通用形式 A0 An 1 W0W 2n 1 D0Dm 8 2FPLA 組合電路和時(shí)序電路結(jié)構(gòu)的通用形式 8 3PAL ProgrammableArrayLogic 8 3 1PAL的基本電路結(jié)構(gòu)一 基本結(jié)構(gòu)形式可編程 與 陣列 固定 或 陣列 輸出電路最簡單的形式為 二 編程單元出廠時(shí) 所有的交叉點(diǎn)均有熔絲 8 3 2PAL的輸出電路結(jié)構(gòu)和反饋形式 一 專用輸出結(jié)構(gòu) 用途 產(chǎn)生組合邏輯電路 二 可編程輸入 輸出結(jié)構(gòu) 用途 組合邏輯電路 有三態(tài)控制可實(shí)現(xiàn)總線連接可將輸出作輸入用 三 寄存器輸出結(jié)構(gòu) 用途 產(chǎn)生時(shí)序邏輯電路 四 異或輸出結(jié)構(gòu) 時(shí)序邏輯電路還可便于對(duì) 與 或 輸出求反 五 運(yùn)算反饋結(jié)構(gòu) 時(shí)序邏輯電路可產(chǎn)生A B的十六種算術(shù) 邏輯運(yùn)算 8 3 3PAL的應(yīng)用舉例 8 4通用邏輯陣列GAL 8 4 1電路結(jié)構(gòu)形式可編程 與 陣列 固定 或 陣列 可編程輸出電路OLMC 編程單元采用E2CMOS可改寫 GAL16V8 8 4 2OLMC 數(shù)據(jù)選擇器 8 4 3GAL的輸入和輸出特性 GAL是一種較為理想的高輸入阻抗器件 GAL輸出緩沖級(jí) 8 5可擦除的可編程邏輯陣列EPLD 一 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)相當(dāng)于 與 或 陣列 PAL OLMC二 采用EPROM工藝集成度提高 8 7現(xiàn)場可編程門陣列FPGA 一 基本結(jié)構(gòu) 1 IOB2 CLB3 互連資源4 SRAM 1 IOB 可以設(shè)置為輸入 輸出 輸入時(shí)可設(shè)置為 同步 經(jīng)觸發(fā)器 異步 不經(jīng)觸發(fā)器 2 CLB 本身包含了組合電路和觸發(fā)器 可構(gòu)成小的時(shí)序電路將許多CLB組合起來 可形成大系統(tǒng) 3 互連資源 4 SRAM分布式每一位觸發(fā)器控制一個(gè)編程點(diǎn) 二 編程數(shù)據(jù)的裝載 數(shù)據(jù)可先放在EPROM或PC機(jī)中通電后 自行啟動(dòng)FPGA內(nèi)部的一個(gè)時(shí)序控制邏輯電路 將在EPROM中存放的數(shù)據(jù)讀入FPGA的SRAM中 裝載 結(jié)束后 進(jìn)入編程設(shè)定的工作狀態(tài) 每次停電后 SRAM中數(shù)據(jù)消失下次工作仍需重新裝載 8 8在系統(tǒng)可編程通用數(shù)字開關(guān) ispGDS ispGDS22的結(jié)構(gòu)框圖 8 9PLD的編程 以上各種PLD均需離線進(jìn)行編程操作 使用開發(fā)系統(tǒng)一 開發(fā)系統(tǒng)硬件 計(jì)算機(jī) 編程器軟件 開發(fā)環(huán)境 軟件平臺(tái) VHDL Verilog真值表 方程式 電路邏輯圖 Schematic 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 FSM 二 步驟抽象 系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用Top Down的設(shè)計(jì)方法 選定PLD選定開發(fā)系統(tǒng)編寫源程序 或輸入文件 調(diào)試 運(yùn)行仿真 產(chǎn)生下載文件下載測試