PLD器件基础及开发系统介绍
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PLD的原理与应用PLD是可编程逻辑器件(Programmable Logic Device)的缩写,也称为可编程逻辑阵列(Programmable Logic Array),它是一种具有自适应功能的集成电路芯片,能够根据用户需求进行编程以实现特定的逻辑功能。
PLD有着广泛的应用领域,包括数字电路设计、通信系统、工控系统等。
PLD的基本原理是通过可编程逻辑元件(如可编程门阵列、可编程连接器件等)连接在一起,根据编程的逻辑功能实现信号的处理和控制。
PLD内部通常包含输入引脚、输出引脚、内部连接线、逻辑门和存储单元等。
当输入信号到达PLD时,内部的逻辑单元按照预先编程好的逻辑功能进行处理,并将结果输出。
用户可以通过编程方式配置PLD的逻辑功能,使其满足特定的需求。
PLD的应用主要分为两大类:数字逻辑设计和数据通信。
在数字逻辑设计中,PLD广泛应用于数字系统的开发和设计,可以实现各种复杂的数字逻辑功能,如逻辑门的组合、计数器、多路选择器、状态机等。
PLD的优势在于可以根据用户需求进行灵活的编程,并且能够满足不同规模和复杂度的设计需求。
在数据通信中,PLD可以用于实现各种通信协议和接口,例如串行通信接口(如UART、SPI、I2C等)、并行总线(如PCI、VME等)以及网络通信(如以太网、USB等)。
PLD的可编程特性使得它可以根据不同的通信要求进行逻辑配置,能够快速实现各种不同的通信协议和接口。
此外,PLD还被广泛应用于工控系统、自动化设备、仪器仪表等领域。
在工控系统中,PLD可以实现逻辑控制、信号处理、数据采集等功能,提高系统的可编程性和灵活性。
在自动化设备和仪器仪表中,PLD可以实现信号处理、测量与控制、故障诊断等功能,提高设备的智能化和可靠性。
总体而言,PLD以其可编程性、灵活性和高性能等特点在数字电路设计和通信系统中得到了广泛的应用。
它不仅可以帮助设计师快速实现各种复杂的逻辑功能,而且还能够满足不同领域和应用的需求。
可编程逻辑器件PLD的使用介绍可编程逻辑器件(Programmable Logic Device,简称PLD)是一种集成电路,用于实现数字逻辑电路的设计与开发。
相比于传统的固定逻辑电路,PLD具有可编程性,可以根据需要重新编程,从而满足不同的功能需求。
在现代电子设备中,PLD被广泛应用于各种数字系统,包括计算机、通信设备、工控系统等。
本文将介绍PLD的基本概念、工作原理以及使用方法,帮助读者了解和使用PLD。
基本概念可编程逻辑器件(PLD)可编程逻辑器件是一种集成电路芯片,由一系列的逻辑门、触发器和可编程连接元件组成。
PLD中的连接元件可以根据用户的需求通过编程来定义,从而实现不同的逻辑功能。
逻辑门逻辑门是数字电路中的基本组成元件,用于执行逻辑运算。
常见的逻辑门有与门(AND)、或门(OR)、非门(NOT)等。
PLD中通常包含多个逻辑门,可以通过编程来定义逻辑门之间的连接关系,以实现特定的逻辑功能。
触发器触发器是数字电路中用于存储和操作信息的元件。
PLD中的触发器可以用来实现时序逻辑功能,例如计数器和状态机等。
可编程连接元件可编程连接元件是PLD中的重要组成部分,它决定了逻辑门和触发器之间的连接关系。
通常使用的可编程连接元件有可编程逻辑阵列(PLA)和可编程互连元件(PAL)等。
工作原理PLD的工作原理可以分为两个阶段:编程和运行。
编程编程是指将用户的逻辑设计转换为PLD可读取的编程文件。
通常使用的编程方式有硬件编程和软件编程。
硬件编程通常通过专用的编程设备和编程线进行,而软件编程则通过一种特定的软件工具来完成。
在编程过程中,用户需要定义逻辑门和触发器之间的连接关系,以及逻辑功能的实现方式。
编程文件通常以特定的格式保存,供PLD读取并进行配置。
运行运行是指将经过编程的PLD配置为用户所需的逻辑功能,并进行实际运行。
运行过程中,PLD读取编程文件中的配置信息,并根据配置信息实时控制逻辑门和触发器的工作状态。
可编程逻辑器件PLD(Programmable Iogic Devices)是一种由用户编程来实现某种逻辑功能的新型逻辑器件,是专用集成电路。
ASIC的一个重要分支,属于通用型半定制电路。
与中小规模通用型集成电路相比,PLD具有集成度高、速度r陕、功耗小、高可靠性等优点,与大规模专用集成电路相比,PLD具有设计周期短、成本比较低、风险小、使用灵活、易于修改等优势,因此,PLD应用普遍,发展非常迅速。
就结构特点而言,PLD可分为两类:阵列型PLD与现场可编程门阵列FPGA,而阵列型PLD 又可分为简单PLD和复杂PLD两种.下面分别进行介绍。
1.简单PLD简单PLD的基本结构框图如附图所示。
简单PID主要由输入电路、与阵列、或阵列和输出电路等四部分组成。
与阵列和或阵列是核心,与阵列用来产生乘积项,或阵列用来产生乘积项之和形式的函数。
输入电路由缓冲器组成,可产生输入变量的原变量和反变量。
输出电路可以提供不同的输出方式,如组合输出、时序输出或可编程结构,输出端口通常带有三态门,且输出信号可以通过内部通道反馈到输入端。
简单PLD有PROM、PLA、PAL、GAL等四种类型。
PROM(可编程只读存储器)的与阵列为全译码形式的固定电路,其或阵列可编程。
PROM阵列规模大、速度低,主要用作存储器。
PLA(可编程逻辑阵列)具有可编程与阵列和可编程或阵列,结构最灵活。
PLA阵列规模较小,芯片的利用率较高,但编程复杂,故并未得到广泛的应用。
PAL(可编程阵列逻辑)和GAL (通用阵列逻辑)均为或阵列固定、与阵列可编程结构。
PAL采用熔丝编程方式,双极型工艺,工作速度快、输出结构种类多、设计灵活。
GAL是在PAL基础上改进发展而来的,GAL采用CMOS工艺制造,可反复编程,数据可长期保存。
GAL与PAL的最大差别在于GAL具有灵活的、可编程的输出结构——OLMC(输出逻辑宏单元)。
PAL的输出结构是固定的,芯片型号选定后,其输出结构也就选定了,而GAL虽只有三种基本型号,但通过对OLMC编程,可形成各种输出方式,因而可代替数十种PAL器件。
PLD总结1. 引言PLD(Programmable Logic Device)即可编程逻辑器件,是一类基于硬件编程的可编程设备。
PLD 广泛应用于数字逻辑电路设计、协议转换、数据处理等领域,具有灵活性高、性能强、功耗低等优势。
本文将对 PLD 进行总结和分析。
2. PLD的基本原理PLD 是一种具有可编程功能的集成电路,通常由可编程逻辑器件(PAL)、可编程门阵列(PGA)、可编程数组逻辑器件(CPLD)和可编程逻辑阵列(PLA)等组成。
其基本原理是通过编程将逻辑电路的功能和连线关系加载到器件中,从而实现定制化的电路设计。
PLD 的编程方式主要包括两种:ROM-based 和 SRAM-based。
ROM-based PLD通过烧录ROM来编程,实现对逻辑电路的编程和定制。
SRAM-based PLD 则是通过存储器单元(SRAM)来实现器件的编程,具有更高的灵活性和可重构性。
3. PLD的应用领域PLD 在数字逻辑电路设计中有着广泛的应用。
它可以用于设计和实现各种逻辑电路,如加法器、乘法器、状态机、时序电路等。
此外,PLD 还可以进行协议转换,将各种不同的通信协议转换为其他协议,实现设备之间的兼容。
PLD 在数据处理领域也有着重要的应用。
通过编程,PLD 可以实现定制化的数据处理功能,如数据压缩、数据解析、数据匹配等。
相比传统的固定功能的处理器,PLD 具有更高的灵活性和处理能力。
4. PLD的优势和劣势4.1 优势•灵活性高:PLD 可以根据需要进行编程,实现各种定制化的功能,满足不同应用的需求。
•性能强:PLD 具有较高的速度和并行处理能力,在某些应用场景下可以替代传统的硬件电路设计。
•功耗低:相比一些传统的硬件设计,PLD 的功耗较低,能够在保证性能的同时降低能耗。
4.2 劣势•开发成本高:相对于软件开发,PLD 的开发需要硬件设计和测试,成本较高。
•学习成本高:PLD 的编程需要掌握硬件描述语言(HDL)和逻辑设计知识,对于初学者来说较为复杂。