《数字电路与逻辑设计》课程教学资源（PPT课件）第八章 可编程逻辑器件基础

第八章可编程逻辑器件

第八章 可编程逻辑器件

一、可编程逻辑器件基础可编程逻辑器件(PLD)的定义PLD的基本原理与结构2.PLD的发展历程3.PLD的分类A低密度PLD的原理与结构5.CPLD的原理与结构6.FPGA的原理与结构7.FPGA/CPLD器件的配置8.FPGA/CPLD器件概述9

一、可编程逻辑器件基础 1. 可编程逻辑器件(PLD)的定义 2. PLD的基本原理与结构 3. PLD的发展历程 4. PLD的分类 5. 低密度PLD的原理与结构 6. CPLD的原理与结构 7. FPGA的原理与结构 8. FPGA/CPLD器件的配置 9. FPGA/CPLD器件概述

1.可编程逻辑器件的定义·可编程逻辑器件(PLD，ProgrammableLogicDevice)PLD是厂家作为一种通用型器件生产的半定制电路，用户利用软、硬件开发工具对器件进行设计和编程，通过更改器件内部逻辑单元和连接结构，从而实现所需要的逻辑功能

1.可编程逻辑器件的定义  可编程逻辑器件( PLD , Programmable Logic Device) PLD是厂家作为一种通用型器件生产的半定制电路，用户利 用软、硬件开发工具对器件进行设计和编程，通过更改器件内 部逻辑单元和连接结构，从而实现所需要的逻辑功能

2.PLD的基本原理与结构（一)基本原理。任何组合逻辑均可化为“与或”表达式，从而用“与门-或门”的电路来实现，任何时序电路可由组合电路加上存储元件（触发器）构成从原理上说“与或”阵列加上寄存器的结构就可以实现任何的数字逻辑电路PLD器件采用与或阵列加上可灵活配置的互连线实现

2.PLD的基本原理与结构（一）  任何组合逻辑均可化为“与或”表达式，从而用“与 门-或门”的电路来实现  任何时序电路可由组合电路加上存储元件（触发器） 构成  从原理上说“与或”阵列加上寄存器的结构就可以实 现任何的数字逻辑电路  PLD器件采用与或阵列加上可灵活配置的互连线实现 基本原理

2.PLD的基本原理与结构(二)输→★输与输出或输入入→出阵缓冲缓冲阵:列电路电路列PLD的基本结构“与阵列”和“或阵列”为主体，实现各种逻辑函数和逻辑功能输入缓冲：增强输入信号的驱动能力：产生输入信号的原变量和反变量；输出缓冲：对输出信号进行处理，能输出组合逻辑信号和时序逻辑信号。输出缓冲一般含有三态门、寄存器单元

2.PLD的基本原理与结构（二）  “与阵列”和“或阵列”为主体，实现各种逻辑函数和逻辑 功能  输入缓冲：增强输入信号的驱动能力；产生输入信号的原变 量和反变量；  输出缓冲：对输出信号进行处理，能输出组合逻辑信号和时 序逻辑信号。输出缓冲一般含有三态门、寄存器单元。 PLD的基本结构

Xilinx（赛灵思）是全球领先的可编程逻辑完整解决方案的供应商。(一)3.PLD的发展历程全球最大的可编程芯片（FPGA）厂商熔丝编程的PROM和PLA器件（70年CPLD器件代中期)EPLD的改进型AMD(美国超威半导体公司)PAL器件FPGA器件AMD公司1985年莱迪思Xilinx公司GAL器件(Lattice)半Lattice公司导体公司（80年代初）内嵌复杂功能模块的SoPCEPLD器件Altera公司80年代中(阿尔特拉）Altera公司

3.PLD的发展历程（一） 熔丝编程的PROM 和PLA器件（70年 代中期） PAL器件 AMD公司 GAL器件 Lattice公司 （80年代初） EPLD器件 80年代中 Altera公司 CPLD器件 EPLD的改进型 FPGA器件 1985年 Xilinx公司 内嵌复杂功能 模块的SoPC AMD(美 国超威半 导体公司) 莱迪思 (Lattice)半 导体公司 Altera公司 (阿尔特拉） Xilinx(赛灵思)是全球 领先的可编程逻辑完 整解决方案的供应商。 全球最大的可编程芯 片（FPGA）厂商

3.PLD的发展历程(二)PROM(可编程只读存储器)EPROM(紫外线可擦除存储器EPROM(电可擦除存储器）PLA(可编程逻辑阵列PAL(可编程阵列逻辑GAL(通用阵列逻辑CPLD(复杂可编程逻辑器件)FPGA(现场可编程门阵列)

3.PLD的发展历程（二）  PROM(可编程只读存储器)  EPROM(紫外线可擦除存储器)  E2PROM(电可擦除存储器)  PLA(可编程逻辑阵列）  PAL(可编程阵列逻辑)  GAL(通用阵列逻辑)  CPLD(复杂可编程逻辑器件)  FPGA(现场可编程门阵列)

4.PLD的分类(一)1）按集成度分可编程逻辑器件（PLD）简单PLD复杂PLDPLAPALGALPROMCPLDFPGA一般将GAL22V10（500门~750门）作为简单PLD和复杂PLD的分水岭

4.PLD的分类（一） 1）按集成度分 一般将GAL22V10（500门~750门）作为简单PLD和复杂PLD的分水岭

4.PLD的分类 (二)·简单PLD(SPLD)也称低密度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分类与阵列或阵列输出电路可编程类型固定固定可编程半场可编程可编程只读存储器PROM固定可编程可编程可编程逻辑阵列PLA全场可编程固定可编程固定半场可编程可编程阵列逻辑PAI逻辑宏单元固定可编程半场可编程通用阵列逻辑GAL（OLMC)

4.PLD的分类（二）  简单PLD(SPLD)也称低密度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 分类 与阵列 或阵列 输出电路 可编程类型 可编程只读存储器PROM 固定 可编程 固定 半场可编程 可编程逻辑阵列PLA 可编程 可编程 固定 全场可编程 可编程阵列逻辑PAL 可编程 固定 固定 半场可编程 通用阵列逻辑GAL 可编程 固定 逻辑宏单元 （OLMC） 半场可编程

4.PLD的分类 (三)复杂PLD也称高密度PLD(HDPLD)分类类型结构形式与或阵列阵列型可擦除可编程逻辑器件（EPLD）与或阵列阵列型复杂可编程逻辑器件（CPLD）门阵列单元型现场可编程门阵列(FPGA）

4.PLD的分类（三） 分类 结构形式 类型 可擦除可编程逻辑器件(EPLD) 与或阵列 阵列型 复杂可编程逻辑器件(CPLD) 与或阵列 阵列型 现场可编程门阵列(FPGA) 门阵列 单元型  复杂PLD也称高密度PLD(HDPLD)