用可编程逻辑器件设计组合逻辑电路

一、可编程逻辑器件(pld)概述 可编程逻辑器件的基本电路—可编程二极管与门电路和可编程二极管或门电路已介绍。而按pld所包含门多少(即密度高低)分:低密度pld器件—等效逻辑门﹤1000个;高密度pld器件—等效逻辑门成千上万(几千、几万、几十万门以上);这里讨论低密度器件。图示电路是低密度pld的结构图:
输入电路由输入缓冲器构成,“与”阵和“或”列阵是低密度pld的核心电路,输出电路主要由三态输出门和异或门组成。按“与”阵和“或”阵的可编程或者不可编程分,低密度pld有下面的种类:
1)只读存储器---rom,prom(programmable read only memory)
2)现场可编程逻辑阵列---fpla,fpla(field programmable logic arrays)
3)可编程阵列逻辑---pal,pal(programmable arrays logic)
4)通用阵列逻辑---gal,gal(generic array logic)
它们的结构特性如表所示:
这些pld器件在实现各种组合逻辑电路时,各有优点。
二、组合型可编程阵列逻辑(pal)结构
由于pal的与阵可编程,或阵为不可编程的固定连接,所以非常适合于产生各种组合逻辑函数。它的输出电路结构又有三种。
⑴ 低电平输出的固定结构:
⑵ 可编程i/o结构:
这种电路结构,其输出可作输出端用,也可作输入端用,由g3门决定,而g3门输出由输入项编程来确定。如g3门输出高电平时,三态门g1为工作态,i/o端作输出端用,输出结果由编程而定;g3门输出低电平时,g1输出高阻态,i/o端作输入端用。
⑶ 可编程极性输出结构:
当异或门的输入熔丝熔断时,输出,低输出有效;当熔丝短路时,,高输出有效。熔丝的通断由一个可骗程乘积项的输出控制。
三、可编程逻辑器件的应用
可编程逻辑器件(pld)的应用需要开发软件的支持,这是与普通数字集成电路完全不一样的地方。开发软件的种类非常多,往往某个公司生产的pld器件,该公司都有相应的开发软件。低密度pld器件的开发软件主要有:palsim、fm、cupl、pldesigners、abel等。
在电子技术实验课中将简单介绍abel语言,并用abel语言进行数字电路的设计和仿真。开发低密度pld器件的过程:
1)在pld开发环境下进行逻辑功能描述,(用硬件描述语言或原理图等方法);
2)在lpd开发环境下编译、仿真逻辑功能描述,检验逻辑功能的正确性;
3)在pld开发环境下适配逻辑功能的描述,并将逻辑描述映射到具体的pld器件中,得到编程所需的jedec文件;
4)连接pc机与编程器,把jedec文件下载到pld器件中;
5)将下载后的pld器件接上电源、输入数据、控制信号等,校验逻辑功能是否满足设计要求。
应用pld器件的主要工作是1)和5),其它都由开发软件完成。