文章目录 一、可编程逻辑器件 1. 概述 2. PLD的作用与特点 3. PLD的分类 二、简单PLD的原理与结构 1. 简单PLD的概念原理 2. 简单PLD的结构原理 3. PLD的阵列图符号 (1) 输入缓冲电路 (2) 阵列线连接 (3) 多输入与门、或门的表达 (4) 简单阵列的表示 4. 简单PLD的结构分类 5. 可编程只读存储器PROM 6. 可编程逻辑阵列PLA (1) PLA的基本结构 (2) 示例 7. 可编程阵列逻辑PAL (1) PAL的基本结构 (2) 示例 (3) 带反馈寄存器的PAL 8. 通用阵列逻辑GAL 三、CPLD与FPGA 1. 复杂可编程逻辑器件CPLD 2. 现场可编程门阵列FPGA 总结 一、可编程逻辑器件 1. 概述 逻辑器件 ：用来实现某种 特定 逻辑功能的电子器件，最简单的逻辑器件是与、或、非门，在此基础上可实现复杂的时序和组合逻辑功能。 可编程逻辑器件(PLD－Programmable Logic Device)：器件的功能不是固定不变的，而是可根据用户的需要进行改变 ，即由 编程 的方法来确定器件的逻辑功能。 编程：对可编程逻辑器件内部用于连接逻辑门的 开关 进行 配置 ，以实现需要的逻辑功能。 2. PLD的作用与特点 传统数字系统的设计使用标准芯片，电路器件多，电路尺寸大，功耗大，可靠性差，可实现的数字系统规模受到限制。 而使用专用芯片后，系统功能和性能更优，但设计周期长，风险大，设计成本高，一旦完成设计就很难修改。 为了综合两种方法的优点，PLD诞生了：一种按通用器件来生产，但逻辑功能是由用户通过对器件编程来设定的集成电路。 PLD 的优点： 集成度高，可以替代多至几千块通用 IC 芯片，极大减小电路的面积，降低功耗，提高可靠性 具有完善先进的开发工具，提供语言、图形等设计方法，十分灵活；可以通过仿真工具来验证设计的正确性 可以反复地擦除、编程，方便设计的修改和升级 灵活地定义管脚功能，减轻设计工作量，缩短系统开发时间 保密性好 3. PLD的分类 简单PLD： PROM（可编程只读存储器，70年代） PLA（可编程逻辑阵列，70年代中） PAL（可编程阵列逻辑，70年代末） GAL（通用阵列逻辑，80年代中） 复杂PLD： CPLD （复杂PLD） FPGA（现场可编程门阵列） 二、简单PLD的原理与结构 1. 简单PLD的概念原理 任何 组合逻辑 函数均可化为 “与-或” 表达式，用 “与门-或门” 二级电路实现， 任何 时序电路 都是由组合电路加上存储元件(触发器)构成的。 因此，从原理上说 ， 与-或阵列加上寄存器的结构就可以实现任何数字逻辑电路。 PLD采用 与-或阵列加上寄存器，以及可灵活配置的互连线的结构 ， 即可实现任意的逻辑功能。 2. 简单PLD的结构原理 其中，输入电路由缓冲器和反相器构成，产生每个变量的原/反变量信号； 与或阵列由多个多输入与门和多输入或门组成，用以产生输入变量的各乘积项和或项。 连接到与阵列、或阵列的信号都要经过一个开关，通过一定的方法改变开关的状态，从而改变与阵列、或阵列的连接方式，以产生不同的与-或表达式，这个过程称为编程。 输出电路对将要输出的信号进行处理，既能输出纯组合逻辑信号，也能输出时序逻辑信号。 3. PLD的阵列图符号 (1) 输入缓冲电路 (2) 阵列线连接 其中，编程连接有一个 × \times × 作为标志。 (3) 多输入与门、或门的表达 (4) 简单阵列的表示 该阵列表达了两个乘积项 P 1 P_1 P1 和 P 2 P_2 P2，与或逻辑表达式是 O 1 = P 1 + P 2 = I 1 ‾ ⋅ I 2 ‾ ⋅ I 3 + I 1 ⋅ I 2 ⋅ I 3 ‾ O_1 = P_1+P_2 = \overline {I_1} \cdot \overline {I_2} \cdot I_3 + I_1 \cdot I_2 \cdot \overline {I_3} O1=P1+P2=I1⋅I2⋅I3