第七章 可编程逻辑器件
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一、概述一、概述
可编程逻辑器件(PLD)简介
1. PLD在数字集成芯片中的位置
数字 SSI(<10门) 、 MSI(10门～99门 )
集成 LSI( 100门～9999门) 、VLSI(>10000)
电路 ASIC 全定制ASIC 门阵列
半定制ASIC 标准单元
PLD
Programmable Logical Device
Application
Specific
Integrated
Circuit
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（1）数字集成电路按照芯片设计方法的不同分类：
① 通用型SSI、MSI集成电路；
② LSI、VLSI集成电路，如微处理器、单片机等；
③ 专用集成电路ASIC（LSI或VLSI）。
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（2）ASIC分类
全定制ASIC：硅片没有经过预加工，其各层掩模
都是按特定电路功能专门制造的。
半定制ASIC：按一定规格预先加工好的半成品芯
片，然后再按具体要求进行加工和制造，包括门阵列、
标准单元和可编程逻辑器件(PLD)三种。
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2. 可编程逻辑器件(PLD)
（1）定义：PLD是厂家作为一种通用型器件生
产的半定制电路，用户可以利用软、硬件开发工具
对器件进行设计和编程，使之实现所需要的逻辑功
能。
（2）PLD的基本结构框图
其中输入缓冲电路可产生输入变量的原变量和
反变量，并提供足够的驱动能力。
（3）按集成度分类：
① 低密度PLD(LDPLD)：结构简单，成本低、
速度高、设计简便，但其规模较小(通常每片只有数
百门)，难于实现复杂的逻辑。
按编程部位分类LDPLD
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② 高密度PLD(HDPLD)：
（4）PLD器件的优点
缩短设计周期，降低设计风险
高可靠性和可加密性
降低了产品生产的总费
二、LSI中用的逻辑图符号
FPLA
组合电路和时序电路结构的通用形式
PAL（（Programmable Array LogicProgrammable Array Logic））
PAL的基本电路结构的基本电路结构
一、基本结构形式一、基本结构形式
可编程可编程““与与””阵列阵列++固定固定““或或””阵列阵列++输出电路输出电路
最简单的形式为：最简单的形式为：
二、编程单元二、编程单元
出厂时，出厂时，
所有的交叉点均有熔丝所有的交叉点均有熔丝
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
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
三. 寄存器输出结构
用途：产生时序逻辑电路
通用逻辑阵列 GAL
电路结构形式
可编程可编程““与与””阵列阵列 + + 固定固定““或或””阵列阵列 + + 可编程输出可编程输出
电路电路
OLMC
编程单元
采用E2CMOS 可改写
GAL16V8
OLMC
数据选择器
PLD的编程
以上各种以上各种PLDPLD均需离线进行编程操作，使用开发系均需离线进行编程操作，使用开发系
统统
一、开发系统一、开发系统
1. 硬件：计算机硬件：计算机++编程器编程器
2. 软件：开发环境（软件平台）软件：开发环境（软件平台）
VHDL, VerilogVHDL, Verilog
真值表，方程式，电路逻辑图（真值表，方程式，电路逻辑图（SchematicSchematic））
状态转换图（状态转换图（ FSMFSM））
Module mux_2to1(a,b,out,outbar,sel);
input a,b,sel;
output out,outbar;
assign out=sel?a:b;
assign outbar=~out;
endmodule
ROM
掩模ROM
可编程ROM：PROM
可擦除可编程ROM：EPROM
电可擦除可编程ROM：EEPROM
