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                    可編程邏輯器件附PLD器件類型表、及電路圖

                    時間:2020-06-30 00:21來源:海獵人

                     

                    可編程邏輯器件

                    可編程邏輯器件(PLD)是一種集成電路,內含未賦值的邏輯元件和設置元件之間連接方式的方法。早期的PLD使用一種熔斷絲來確定內部的邏輯元件該如何排列。這種方法的缺點是,一旦PLD“被編程,它的內部結構就會固定不變。如果編程有錯誤,或者在編程過程中出現了小故障,唯一的解決方法就是把芯片扔掉,換一片再編程。它們是不可修改、不可重寫的。

                    現在仍然能買到一次性可編程(OTP)邏輯器件,它們通常用在生產系統中,因為人們擔心有人會反向搭建 一個PLD并提取其編程模式?梢圆脸⒅匦戮幊痰钠骷褂瞄W存、UV EPROM(可擦除可編程只讀存儲器)元件或其他技術為器件保留編程數據。

                    現有四種主要類型的PLD在使用,如表11-7所示。PALGAL器件都比較小,包含的邏輯元件數量也有限。CPLD器件則要復雜得多,每個都相當于將好幾個GAL類型的器件封裝在一起。FPGA類型的器件可能非常復雜,內部需要使用邏輯電路,例如微處理器、內存管理器、復雜狀態機等。

                    11-7 PLD器件類型

                    類型

                    定義

                    備注

                    PAL

                    可編程陣列邏輯

                    一次性可編程,使用熔斷絲。一般尺寸較小,邏輯元件較少

                    GAL

                    通用陣列邏輯

                    PAL類似,但可重新編程。使用電可擦除編程數據存儲(與EEPROM——電可擦可編程只讀存儲器類似)

                    CPLD

                    復雜可編程邏輯器件

                    相當于多個GAL在一個封裝中,可能包含成千上萬個邏輯元件。一般通過向器件中加載互連模式編程

                    FPGA

                    現場可編程門陣列

                    在一個可編程互連陣列/柵格中包含很多(數百萬)個邏輯元件。支持時序邏輯和組合邏輯

                    PLD的基礎邏輯元件PAL、GAL等都相對比較簡單。

                    PAL器件中的邏輯元件排成一系列固定的或、可編程與功能模塊。每個模塊都實現了產品之和的二進制邏輯方程。若想了解PLD的基本工作原理,可以參考圖11-4中的電路,它只是類似于PAL器件內部邏輯電路的一部分。

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                     11-4 PAL GAL 器件內部邏輯電路的一部分

                    現在,假設我們要實現一個邏輯電路,功能如下面的方程:

                    C = (A ^ ~B) v (~A ^ ~B)

                    我們可以通過去除一些熔斷絲把這個方程編寫到器件中,反過來,這樣也使得與門邏輯元件只能有特定的輸入,如圖11-5所示。

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                     11-5 對PAL 邏輯配置以實現邏輯功能

                    PALGAL器件可以在很大程度上削減復雜邏輯電路所使用的元件數量。例如,一種用傳統邏輯門實現上面方程的方法需要用到兩個與門、兩個反相器、一個或門,這就要用到至少三片傳統邏輯芯片,同時上面有些門還用不到。PAL只用一個邏輯單元就完成了該功能,芯片上的其他邏輯單元還可用于其他功能。

                    當然,關于PLD器件的用途可遠遠不止于此。有些制造商為自己的器件提供免費的編程工具,這些工具支持VHDL、Verilog、Abel等硬件定義語言。也有的網站為微處理器和I/O控制器等器件提供免費的IP內核 或用VHDL/Verilog語言預先定義的FPGA邏輯。智能手機、平板電腦、嵌入式控制器、數碼相機中用到的ARM微控制器并不是以硅芯片的形式而是以IP內核的形式出售,可以由顧客植入到芯片中。

                    如果你對探索數字電子學的這一方面感興趣,那么建議你讀一讀克萊茨的Digital Electronics: A Practical Approach 或卡茨的Comtemporary Logic Design (這兩本書都列在了附錄C中)。阿爾特拉(Altera)、愛特梅爾(Atmel)、萊迪思(Lattice)、德州儀器、賽靈思(Xilinx)等制造商的網站上也有很多免費的信息,含有可編程邏輯器件的綜述和自己產品的詳述。

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