可編程邏輯器件PLD

可編程邏輯器件PLD1.引言可編程邏輯器件（ProgrammableLogicDevices，簡(jiǎn)稱PLD）是一種用于數(shù)字電路設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的電子器件。PLD具有可編程的邏輯功能和內(nèi)部存儲(chǔ)模塊，能夠根據(jù)設(shè)計(jì)需求進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)各種邏輯功能。PLD具有靈活性高、可重用、邏輯可配置等優(yōu)點(diǎn)，因此在數(shù)字電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本文將介紹PLD的基本原理、結(jié)構(gòu)、分類以及應(yīng)用領(lǐng)域等內(nèi)容。2.PLD的基本原理PLD的基本原理是利用可編程的邏輯單元和可編程的存儲(chǔ)單元實(shí)現(xiàn)邏輯功能。其中，邏輯單元通常采用可編程的邏輯陣列（PLA）或可編程的邏輯陣列邏輯單元（PALU），存儲(chǔ)單元通常采用可編程的存儲(chǔ)陣列（PROM）或可編程的存儲(chǔ)陣列存儲(chǔ)單元（PROMU）。PLD的編程方式一般有兩種：一種是通過(guò)編程器將邏輯功能編程到PLD的存儲(chǔ)單元中，這種編程方式稱為靜態(tài)編程；另一種是通過(guò)PLD內(nèi)部存儲(chǔ)單元的動(dòng)態(tài)重新配置，將邏輯功能編程到PLD中，這種編程方式稱為動(dòng)態(tài)編程。3.PLD的結(jié)構(gòu)PLD的結(jié)構(gòu)一般包括輸入引腳、輸出引腳、邏輯單元、存儲(chǔ)單元以及編程輸入端等。3.1輸入引腳和輸出引腳PLD的輸入引腳用于輸入外部信號(hào)，輸出引腳用于輸出邏輯結(jié)果。3.2邏輯單元邏輯單元是PLD中執(zhí)行特定邏輯功能的基本單元，通常采用可編程的邏輯陣列（PLA）或可編程的邏輯陣列邏輯單元（PALU）。邏輯單元根據(jù)輸入信號(hào)的組合產(chǎn)生輸出信號(hào)。3.3存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)單元通常采用可編程的存儲(chǔ)陣列（PROM）或可編程的存儲(chǔ)陣列存儲(chǔ)單元（PROMU）。存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)邏輯功能的真值表或其他編程信息。3.4編程輸入端編程輸入端用于接收編程器輸入的編程數(shù)據(jù)，將邏輯功能編程到PLD的存儲(chǔ)單元中。4.PLD的分類根據(jù)PLD的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和特性，PLD可以分為以下幾類。4.1簡(jiǎn)單可編程邏輯器件（SPLD）簡(jiǎn)單可編程邏輯器件（SPLD）中的邏輯單元和存儲(chǔ)單元是分離的，通常采用可編程的邏輯陣列（PLA）和可編程的存儲(chǔ)陣列（PROM）。SPLD適用于較簡(jiǎn)單的邏輯功能實(shí)現(xiàn)，具有較低的成本和功耗。4.2復(fù)雜可編程邏輯器件（CPLD）復(fù)雜可編程邏輯器件（CPLD）中的邏輯單元和存儲(chǔ)單元是集成在一起的，通常采用可編程邏輯陣列邏輯單元（PALU）和可編程存儲(chǔ)陣列存儲(chǔ)單元（PROMU）。CPLD適用于中等復(fù)雜度的邏輯功能實(shí)現(xiàn)，具有較高的靈活性和可重構(gòu)性。4.3場(chǎng)可編程邏輯器件（FPLD）場(chǎng)可編程邏輯器件（FPLD）中的邏輯單元和存儲(chǔ)單元可通過(guò)電場(chǎng)重新配置，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)編程。FPLD適用于需要頻繁改變邏輯功能的應(yīng)用場(chǎng)景，如通信協(xié)議的處理等。5.PLD的應(yīng)用領(lǐng)域PLD廣泛應(yīng)用于數(shù)字電路設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的各個(gè)領(lǐng)域，包括但不限于以下幾個(gè)方面。5.1邏輯控制器設(shè)計(jì)PLD能夠?qū)崿F(xiàn)各種邏輯功能，因此常被用于邏輯控制器的設(shè)計(jì)，如工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的邏輯控制器、數(shù)字信號(hào)處理器等。5.2通信協(xié)議處理PLD能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的邏輯功能，并且具有靈活的可重新配置性，因此常被應(yīng)用于通信協(xié)議的處理，如以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的解析和組裝等。5.3數(shù)字信號(hào)處理PLD具有較高的靈活性和可重構(gòu)性，能夠根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號(hào)處理算法，因此在數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。5.4FPGA設(shè)計(jì)FPGA（Field-ProgrammableGateArray）是一種基于PLD的可編程邏輯器件，具有更高的邏輯容量和更豐富的資源。FPGA能夠?qū)崿F(xiàn)各種復(fù)雜的邏輯功能，被廣泛應(yīng)用于數(shù)字電路設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)領(lǐng)域。6.總結(jié)本文介紹了可編程邏輯器件（PLD）的基本原理、結(jié)構(gòu)、分類以及應(yīng)用領(lǐng)域。PLD具有可編程的邏輯功能和內(nèi)部存儲(chǔ)模塊，能夠根據(jù)設(shè)計(jì)需求進(jìn)