第 2 章 PLD 硬件特性与编程技术2.1PLD概述输输与业或输出输入出阵阵缓冲缓冲.列电路电路列图2-1基本PLD器件的原理结构图2.1.1PLD的发展历程20世纪70年代：熔丝编程的PROM和PLA器件；20世纪70年代末：AMD公司推出PAL器件；20世纪80年代初：GAL器件；20世纪80年代中期：FPGA器件EPLD器件；20世纪80年代末：CPLD器件；进入20世纪90年代后：内嵌复杂功能模块的SoPC2.1.2PLD的分类可编程逻辑器件（PLD）复杂PLD简单PLDPLAPROMPALGALCPLDFPGA图2-2按集成度(PLD)分类
1 第 2 章 PLD 硬件特性与编程技术 2.1 PLD 概述 图 2-1 基本 PLD 器件的原理结构图 2.1.1 PLD 的发展历程 20 世纪 70 年代: 熔丝编程的 PROM 和 PLA 器件; 20 世纪 70 年代末: AMD 公司推出 PAL 器件; 20 世纪 80 年代初: GAL 器件; 20 世纪 80 年代中期: FPGA 器件 EPLD 器件; 20 世纪 80 年代末:CPLD 器件; 进入 20 世纪 90 年代后:内嵌复杂功能模块的 SoPC . 2.1.2 PLD 的分类 图 2-2 按集成度(PLD)分类 输入 缓冲 电路 与 阵 列 或 阵 列 输出 缓冲 电路 输 入 输 . . 出 可编程逻辑器件（PLD） 简单 PLD 复杂 PLD PROM PLA PAL GAL CPLD FPGA
从编程工艺上划分：1.熔丝(Fuse)型器件。2.反熔丝(Anti-fuse)型器件。3.EPROM型。称为紫外线擦除电可编程逻辑器件4.EEPROM型。5.SRAM型。6.Flash型。低密度PLD可编程原理2.22.2.1电路符号表示非门与门或门异或门A常用符号A-VO-A0.R国标符号O逻辑表达式A= NOT AF=A+BF=AOBF=A·B图2-3常用逻辑门符号与现有国标符号的对照F=ABDA-cABCD图2-4PLD的互补缓冲器图2-6PLD中与阵列表示图2-5PLD的互补输入=A+BCD末连接固定连接可编程连接图2-7PLD中或阵列的表示图2-8阵列线连接表示
2 从编程工艺上划分: 1．熔丝(Fuse)型器件。 2．反熔丝(Anti-fuse)型器件 。 3．EPROM 型。称为紫外线擦除电可编程逻辑器件 。 4．EEPROM 型 。 5．SRAM 型 。 6．Flash 型 。 2.2 低密度 PLD 可编程原理 2.2.1 电路符号表示 图 2-3 常用逻辑门符号与现有国标符号的对照 图 2-4 PLD 的互补缓冲器 图 2-5 PLD 的互补输入 图 2-6 PLD 中与阵列表示 图 2-7 PLD 中或阵列的表示 图 2-8 阵列线连接表示
2.2.2PROMW.AoFW.地址存储单元A.F:译码器Wai阵列·.Fm-lAn-1p=2"图2-9PROM基本结构PROM中的地址译码器是完成PROM存储阵列的行的选择，其逻辑函数是：W。= An-1... AiAoW, = An-l... AiAoWA.A.A+ MF。=MW+M0.oW+IF=M+ M1.W.+M0.Wp-lW1+FMWI+Mo,m-,WM其中p=2"，而Mp-1.m-1是存储单元阵列第m-1列p-1行单元的值W.AF+与阵列W.F或阵列A（不可(可编程）......W..,:编程)D-Fm-lMp=2"图2-10PROM的逻辑阵列结构2
3 2.2.2 PROM 图 2-9 PROM 基本结构 PROM 中的地址译码器是完成 PROM 存储阵列的行的选择，其逻辑函数是： 图 2-10 PROM 的逻辑阵列结构 地址 译码器 存储单元 阵列 . . . A0 A1 An1 W0 W1 Wp1 F0 F1 Fm1 n p 2 2 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 . W A A A W A A A W A A A n n n n 1 1 , 1 1 1 , 1 1 0 , 1 0 1 1 ,1 1 1 ,1 1 0 ,1 0 0 1 , 0 1 1 , 0 1 0 , 0 0 F M W M W M W F M W M W M W F M W M W M W m p m p m m p p p p . . . . . . 其中 p 2 ， 而M p1,m1是存储单元阵列第 m 1列p 1行单元的值 n 与阵列 （不可 编程） 或阵列 （可编程） . . . A0 A1 An1 W0 W1 Wp1 F0 F1 Fm1 n p 2
AA0或阵列M（可编程）CS=A. AC=A·AAArAAo与阵列（固定）F上图2-11PROM表达的PLD阵列图140A或阵列（可编程）F0 = A0A1+ A0A1F1= A1A0AAoAAl与阵列（固定）IFF图2-12用PROM完成半加器逻辑阵列2.2.3PLA14,1.40或阵列R（可编程）Ao AoAATFTFo与阵列（可编程）图2-13PLA逻辑阵列示意图4
4 图 2-11 PROM 表达的 PLD 阵列图 图 2-12 用 PROM 完成半加器逻辑阵列 图 2-12 用 PROM 完成半加器逻辑阵列 2.2.3 PLA 图 2-13 PLA 逻辑阵列示意图 0 1 0 1 C A A S A A 与阵列（固定） 或阵列 （可编程） A1 A0 A1 A1 A0 A0 F1 F0 1 1 0 0 0 1 0 1 F A A F A A A A 与阵列（可编程） 或阵列 （可编程） A1 A0 A1 A1 A0 A0 F1 F0 与阵列（固定） 或阵列 （可编程） A1 A0 A1 A1 A0 A0 F1 F0
图2-14PLA与PROM的比较2.2.4 PAL￥图2-15PAL结构图2-16PAL的常用表示
5 图 2-14 PLA 与 PROM 的比较 2.2.4 PAL 图 2-15 PAL 结构 图 2-16 PAL 的常用表示 A1 A0 F1 F0 A2 F2 A1 A0 F1 F0 A2 F2 A1 A0 F1 F0 A0 A1 F1 F0