1、1数字逻辑第7章 可编程逻辑器件 本章主要介绍可编程逻辑器件的基本知识，包括PLD的发展和分类、PLD的逻辑表示方法及目前主流的两种PLD器件复杂可编程逻辑器件（Complex Programmab1e Logic Device，CPLD）和现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array，FPGA）的基本结构及逻辑实现原理等。2数字逻辑7.1 可编程逻辑器件的发展和分类 自从30多年前第一片PLD问世以来，PLD的技术发展一直在不断地前进。PLD器件的设计思想来源于可编程只读存储器（Programmable Read Only Memory，PROM），最初的PL
2、D 是20世纪70年代中期出现的可编程逻辑阵列（Programmable Logic Array，PLA），PLA在结构上由可编程的与阵列和可编程的或阵列构成，其阵列规模小、编程麻烦，并没有得到广泛的应用。随后出现了可编程阵列逻辑（Programmable Array Logic，PAL），PAL由可编程的与阵列和不可编程的或阵列构成，采用熔丝编程的方式，设计较PLA灵活，器件速度快，是第一种得到普遍应用的PLD器件。3数字逻辑7.1 可编程逻辑器件的发展和分类 20世纪80年中期，Lattice 发 了 用阵列逻辑（Generic Array Logic，GAL）。GAL采用了 出逻辑 （O
3、utput Logic Macro Cell，OLMC）的结构和EEPROM（有 成E2PROM） ， 有可编程、可 、可 期 存数 的 ，可 复多 编程。GAL的出现， PLD得到了 广泛的应用，PLD器件进 了一 快速发展的 期，不断地 规模、 速度、 的方 发展。 20世纪80年代中期，Altera 出了一种的可、可编程的逻辑器件（Erasable Programmable Logic Divice，EPLD），EPLD采用CMOS和UVEPROM 成，成度 ，设计 灵活，currency1currency1的“fifl一 。4数字逻辑7.1 可编程逻辑器件的发展和分类 与 ，Xilin
4、x 于1985年出了现场可编程门阵列FPGA。FPGA是一种采用 结构的PLD器件，采用CMOS、SRAM ，在结构上与阵列PLD不其“由多的可编程逻辑构成，”逻辑 可以灵活地 ， 有度 、速度快、编程灵活、可等 。FPGA是前主流的PLD器件一。 复杂可编程逻辑器件CPLD是从EPLD进来的，采用EEPROM 。与EPLD，CPLD 了“，逻辑 和I/O 有 的进， fi 、 用 方。其在Lattice 出了在 编程（In System Programmable，ISP）技术后， 出现了一 列 ISPfi的CPLD器件。CPLD是前 一种主流的PLD器件。5数字逻辑7.1 可编程逻辑器件的发
5、展和分类 PLD的技术 在不断的发展 中。由于PLD器件在其发展 程中出现了 多种类， 不 的PLD，其 和结构 ”不， 了不的分类方法以 多的PLD器件进 分。目前，较 的分类方法有 成度分类、 编程 分类及 结构分类等 种。18 8)(nmiiiOO6数字逻辑7.1 可编程逻辑器件的发展和分类 7.1.1 按芯片的集成度和结构复杂度进行分类成度是PLD器件的一要技术。 片成度和结构复杂度的不，PLD器件可分 度PLD（LDPLD）和 度PLD（HDPLD）两 类。其中， 度PLD器件 PLD器件（SPLD）。 的SPLD是“包 600 以等 门 的PLD器件，HDPLD有 到 等 门 。7
6、数字逻辑7.1 可编程逻辑器件的发展和分类 ，以GAL22V10 SPLD和HDPLD的分 。 是成度GAL22V10 或于GAL22V10的PLD器件， 类于SPLD。成度 于GAL22V10的PLD器件， HDPLD。如果 照这 准进 类，PROM、PLA、PAL和GAL属于SPLD，CPLD和FPGA属于HDPLD。PLD 片成度分类的如图7-1所示。8数字逻辑7.1 可编程逻辑器件的发展和分类1. 简单可编程逻辑器件SPLDSPLD（Simple Programmable Logic Devices）属于小规模可编程ASIC的范畴，成度小于GAL22V10的PLD 可视 可编程逻辑器件
7、。们的 是 有与阵列和或阵列，其基本结构如图7-2所示。9数字逻辑7.1 可编程逻辑器件的发展和分类其中， 缓冲 用以 量的原 量和 量，并供足够的驱动fi力；与阵列用以 量的”乘积；或阵列执或运算，即将 的某 乘积 ； 出缓冲 器件的不有所不，currency1总体可分 固定 出和可组态出两 类。由于任何逻辑函数 可用“与-或”表达式描述，这种结构可以实现任意组合逻辑函数。 与阵列、或阵列和 出结构的不，SPLD又可分 四种基本类PROM、PLA、PAL和GAL等。10数字逻辑7.1 可编程逻辑器件的发展和分类 (1) 可编程只读存储器PROM PROM采用与阵列固定、或阵列可编程的结构， 有成本 、编程容易等 。于有 量 信号的PROM，较适合于 存储器，存储数 和表格。于较少 信号的PROM， 可以 方地实现任意组合逻辑函数。 PROM采用熔丝 编程，只fi 一 ，不可以 或 。随 技术的发展和应用上的需求，又出现了一 可多 用的存储器件，如EPROM（紫外 可编程只读存储器）和EEPROM（ 可编程只读存储器）。
