6 时序可编程逻辑器件

可编程逻辑器件PLD

一、PLD简介

可编程逻辑器件(PLD)，它能够完成各种数字逻辑功能。典型的PLD由一个“与”门和一个“或”门阵列组成，而任意一个组合逻辑都可以用“与—或”表达式来描述，所以， PLD能以乘积和的形式完成大量的组合逻辑功能。它有如下特点：

1、逻辑电路的设计和测试均可在计算机上实现，设计成功的电路可方便的下载到PLD，因而可研制周期短、成本低、效率高，使产品能在极短时间内推出。

2、用PLD实现的电路容易被修改。这种修改通过PLD重新编程实现，可以不影响其外围电路。因此，其产品的维护、更新都很方便。PLD使硬件也能象软件一样实现升级，因而被认为使硬件革命。

3、较复杂的数字系统能用1片或数片PLD实现，因而，应用PLD生产的产品轻小可靠。此外，PLD还具有硬件加密功能。

4、应用PLD设计电路时，需选择合适的软硬件平台（开发系统）。

因此，PLD得到广泛的应用。

二、PLD的分类

按照PLD的结构体系，主要可分为简单PLD（包括PAL、GAL等）、CPLD和FPGA。

PAL：Programmable Array Logic 可编程阵列逻辑

GAL：Generic Array Logic 通用阵列逻辑

CPLD：Complex Programmable Logic Device 复杂可编程逻辑器件

FPGA：Field Programmable Gate Array现场可编程门阵列 另外，最早使用的PLD是FPLA(Field Programmable Logic Array)现场可编程逻辑阵列，它的与、或阵列均可编程，现在已经很少使用。

EPLD是可擦除的可编程逻辑器件Erasable Programmable Logic Device的缩写。有的资料把可擦除的PLD都统称为EPLD，但更一般的是指继PAL、GAL之后推出的一代集成度远高于PAL、GAL，但相对CPLD和FPGA较低的可擦除的可编程逻辑器件。

电子产品可靠性与环境试验　ＶａＬ２４Ｎｏ．４　Ａｕｇ．，２００６　

可编程逻辑器件的设计　

蔡松平，张喜红，鲁凡　

（陕西烽火通信箕团有限公司．陕西宝鸡７２１００６）　

摘　要：各种电子设计自动化（ＥＤＡ）工具的出现．使传统的硬件设计方法发生了巨大的变化。在设计硬件电　路时，如果使用ＰＬＤ器件．就可以使电路设计更加合理化、多功能化年Ｈ低成本化　介绍了ＰＬＤ的设计漉程，为　ＰＬＤ的开发与应用提供参考。　关键词：电子设计自动化；可编程逻辑器件；硬件描述语畜　中圈分类号：１　ｉ１．５１　文献标识码：Ａ　文章编号：ｌ６７２—５４６８（２００６）ｏ４—００７１—ｏ４　

Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｌｏｇｉｃ　Ｐａｒｔｓ　

ＣＡＩ　Ｓｏｎｇ－ｐｉｎｇ，ＺＨＡＮＧ　Ｘｉ—ｈ０ｎｇ＋ＬＵ　Ｆａｎ　（Ｓｈａｎｘｉ　Ｆｅｎｇｈｕｏ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂａｎｊｉ　７２１００６　Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｖａｒｉｏｕｓ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ａｕｔｏｍａｔｉｃ（ＥＤＡ）ｔｏｏｌｓ　ｓｉｇｎｉｆｉｅａｔｌｙ　ｃｈａｎｇｅｓ　ｔｈｅ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ｗａｙ　ｏｆ　ｈａｒｄｗａｒｅ　ｄｅｓｉｇｎ．ＰＬＤ　ｒＩ１ａｋｅ８　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｄｅｓｉｇｎ　ｒＤ０ｒｅ　ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ．ｆｕｎｃ・　ｔｉｏｎａｌ　ａｎｄ　ｃｈｅａｐｅｒ．Ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｆｌｏｗ　ｆｏｒ　ＰＬＤ　ｗａｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｔｏ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ａ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｏｒ　ＰＬＤ　ｄｅｖｅｌ—　ｏｐｉｎｇ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｍｎｉｃ　高ｊｇｎ　ａｕ【０ｍａｎ。ｎ；ＰＬＤ；ｈａｒｄｗａｒｅ　ｄｅｓｃｒｉｐｔｉ０ｎ］ａｎｇｕａｇｅ　

１　引言　

传统的系统硬件设计是从选择具体的逻辑器件　开始的，井用这些元器件进行逻辑电路设计，完成　系统各独立功能模块设计，然后再将各功能模块连　接起来，完成整个系统的硬件设计　上述过程从最　底层的设计开始，到最高层的设计完成，故被称为　自下而上的设计方法。　２Ｏ世纪８０年代初，在硬件电路设计中开始采　用计算机辅助设计技术（ｃＡＤ），开始仅仅是利用计　算机软件来实现印制板的布线，以后才慢慢地实现　了插件板级的电子电路的设计和仿真。目前在我国　所使用的工具中．最有代表性的设计工具是Ｔａｎ—　ｇｏ。它的出现，使得电子电路设计和印制板布线工　艺实现了自动化。随着大规模专用集成电路的开发　和研制，为了提高开发的效率和增加已有开发成果　的可继承性，以及缩短开发时间，各种新兴的Ｅ．　ＤＡ工具开始出现。特别是硬件描述语言（ＨＤＬ）　的出现，使得传统的硬件电路设计方法发生了巨大　的变化。新兴的ＥＤＡ设计方法采用了自上而下的　设计方法，即是从系统的总体要求出发。自上而下　地逐步将设计内容细化．最后完成系统硬件的整体　设计。　

可编程逻辑习题

一、选择题

1. 一个项目的输入输出端口是定义在 A 。

A. 实体中 B. 结构体中 C. 任何位置 D. 进程体

2. 描述项目具有逻辑功能的是 B 。

A. 实体 B. 结构体 C. 配置 D. 进程

3. 关键字ARCHITECTURE定义的是 A 。

A. 结构体 B. 进程 C. 实体 D. 配置

4. MAXPLUSII中编译VHDL源程序时要求 C 。

A.文件名和实体可不同名 B.文件名和实体名无关 C. 文件名和实体名要相同 D. 不确定

5. 1987标准的VHDL语言对大小写是 D 。

A. 敏感的 B. 只能用小写 C. 只能用大写 D. 不敏感

6. 关于1987标准的VHDL语言中，标识符描述正确的是 A 。

A. 必须以英文字母开头 B.可以使用汉字开头 C.可以使用数字开头 D.任何字符都可以

7. 关于1987标准的VHDL语言中，标识符描述正确的是 B 。

A. 下划线可以连用 B. 下划线不能连用 C. 不能使用下划线 D. 可以使用任何字符

8. 符合1987VHDL标准的标识符是 A 。

A. A_2 B. A+2 C. 2A D. 22

9. 符合1987VHDL标准的标识符是 A 。

A. a_2_3 B. a_____2 C. 2_2_a D. 2a

10. 不符合1987VHDL标准的标识符是 C 。

A. a_1_in B. a_in_2 C. 2_a D. asd_1

可编程逻辑器件及应用 技法

一、可编程逻辑器件的概念及种类

可编程逻辑器件（Programmable Logic Device，PLD）是一种可以根据用户需要进行编程的数字电路。它由固定数量的逻辑单元、输入/输出端口和可编程互连网络组成。根据其结构和功能特点，可编程逻辑器件主要分为三类：可编程门阵列（Programmable Array Logic，PAL）、可编程逻辑阵列（Programmable Logic Array，PLA）和复杂可编程逻辑器件（Complex Programmable Logic Device，CPLD）。

1. 可编程门阵列（PAL）

可编程门阵列是最早出现的一种PLD。它由一个或多个输入端口、一个或多个输出端口以及一组与这些输入输出端口相连的逻辑门组成。PAL中每个逻辑门都有一个开关控制其是否参与运算。PAL可以通过改变开关状态来改变电路功能。

2. 可编程逻辑阵列（PLA）

可编程逻辑阵列是在PAL的基础上发展起来的。与PAL不同的是，PLA中每个逻辑门都有两个开关控制其是否参与运算。这样就可以实现更加复杂的电路功能。

3. 复杂可编程逻辑器件（CPLD）

复杂可编程逻辑器件是一种集成度更高、功能更强大的PLD。它由多个可编程逻辑单元（Programmable Logic Block，PLB）组成，每个PLB包含多个可编程逻辑门、输入/输出端口和可编程互连网络。CPLD可以实现更加复杂的电路功能，并且具有更高的速度和密度。

二、可编程逻辑器件的应用

1. 数字电路设计

可编程逻辑器件可以根据用户需要进行编程，因此在数字电路设计中得到了广泛应用。例如，可以使用PAL或PLA来实现简单的逻辑功能，使用CPLD来实现复杂的电路功能。

2. 通信系统

通信系统中需要对数据进行处理和传输，因此需要大量的数字电路。可编程逻辑器件可以根据通信系统的需求进行编程，从而实现各种不同的数据处理和传输功能。