第2章 PLD硬件特性与编程技术.ppt

**第二章 PLD硬件特性与编程技术** PLD（可编程逻辑器件）是电子设计自动化（EDA）领域中的一种重要工具，它允许设计者根据需求定制逻辑电路。本章主要探讨PLD的基本概念、发展历程、分类以及编程原理。 **2.1 PLD概述** PLD是一种基于与门和或门阵列的电路，可以实现任意的数字逻辑功能。从基本的门级电路到复杂的系统级设计，PLD都可以胜任。自20世纪70年代以来，PLD经历了从最初的熔丝编程PROM和PLA，到AMD公司的PAL器件，再到GAL、EPLD、CPLD和FPGA的发展历程。进入20世纪90年代后，随着技术的进步，内嵌复杂功能模块的SoPC（System on a Programmable Chip）成为可能。 **2.1.2 PLD的分类** PLD主要分为简单PLD和复杂PLD两类，按集成度可分为低密度和高密度；按照编程工艺，又可以细分为熔丝型、反熔丝型、EPROM型、EEPROM型、SRAM型和Flash型。这些不同类型的PLD各有特点，适应不同的应用需求。 **2.2 低密度PLD可编程原理** 在低密度PLD中，理解电路符号和内部结构至关重要。电路符号通常包括逻辑门、互补缓冲器等，如图2-3至2-6所示。PLD中的与阵列和或阵列通过编程实现逻辑功能的定制，PROM（Programmable Read Only Memory）是早期的代表，它的基本结构包括地址译码器和存储单元阵列。 **2.2.2 PROM** PROM的工作原理是通过地址译码器选择存储阵列的行，存储单元阵列的列则对应逻辑值。PROM的编程过程是固定的，一旦编程完成后，数据就不能更改。图2-9展示了PROM的逻辑阵列结构，通过与阵列（固定）和或阵列（可编程）组合，可以实现各种逻辑函数，例如半加器（图2-12）。 **2.2.3 PLA** PLA（Programmable Logic Array）比PROM更灵活，因为它允许编程的与阵列和或阵列，这提供了更多的设计自由度。与PROM相比，PLA可以更高效地实现复杂逻辑（图2-14）。 **2.2.4 PAL** PAL（Programmable Array Logic）是进一步的改进，它引入了可编程与阵列和固定或阵列，使得逻辑设计更为简便和高效。图2-15和2-16展示了PAL的结构和表示方法，例如PAL16V8的部分结构图（图2-17）显示了其内部的编程线路和输入/输出引脚布局。 PLD硬件特性与编程技术是一个广泛的领域，涵盖了从基础的逻辑门电路到高级的可编程逻辑阵列设计。通过了解和掌握这些基础知识，设计者能够灵活地构建和优化数字电路系统，满足不断变化的应用需求。随着科技的进步，PLD技术将继续发展，为电子设计带来更大的创新空间。