数电学习（八、九、可编程逻辑器件）

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概述

基本特点

1. 数字集成电路从功能上分为通用型、专用型两大类
2. PLD的特点：是一种按通用器件来生产，但逻辑功能是由用户通过对器件编程来设定的

发展和分类

1. FPLA 现场可编程逻辑阵列
2. PAL可编程逻辑阵列
3. GAL通用阵列逻辑
4. EPLD可擦除的可编程逻辑器件
5. CPLD复杂的可编程逻辑器件
6. FPGA现场可编程们阵列

• 对应到器件的时候会说大规模器件，超大规模器件，超超大规模器件。因为每次发展的时候大家都觉得它已经很大了，但是后面会更大，但是又不能把前面的名字改了，所以只能加形容词

FPLA

• ROM是与阵列不可编程，或阵列可编程。与阵列是最小项译出，但是最小项并不是电路最简表达形式
• 所以做的第一件事是让与阵列和或阵列都可编程
• 由于当时集成度很低，所以当时的关注点还在节约芯片面积上
• 问题：这样的器件只能实现组合电路，我想实现时序怎么办？
• 或阵列输出引出来加触发器回到与阵列

PAL

• 还是熔丝结构
• 与阵列可编程，或阵列不可编程
• 与或阵列有一个不可编程，对工艺要求降低。使用时，如果超过四个或就回去，但是只想连线，不想逻辑回环，所以设计了很多输出电路
• 这些方案是不可行的，芯片封装完全一样，区分只能根据后缀等

GAL

• 相对于PAL，集成度更高了
• 输出逻辑宏模块0LMC
• 与阵列可编程，或阵列不可编程
• 两大改进：
  （1）OLMC
  （2）不是熔丝结构了，已经用了E2PROM

EPLD

• 集成度更高了
• 人们一直在强化认知：与+或+触发器就能构成所有电路
• EDA最关键的技术是综合技术
• 电路设计一定是分模块，没人想电路就是一个模块一直往下走，EDA工具发现这样的设计反映了最早的设计思想，这个设计思想要把电路全部打回真比表或方程中
• 但是这时候就忘了一个事情就是数字电路本身良好的模块性，随着往下发展，综合就提出了用一些已有的，既定功能的模块（比如数据选择器，译码器，计数器），所以人们提出了另外一种可编程逻辑器件

CPLD

• 另外一种是从CPLD开始的
• 内部布局发生了变化，不再是大的与或阵列，变成了很多模块
• 提出了在线可编程，不用把东西焊下来

FPGA

• 基本结构
  （1）IOB
  （2）CLB：含LUT,DFF,MUX
  （3）直连资源
  （4）SRAM

• 编程数据的装载
  （1）正常使用旁边都会配ROM，掉电不丢失
  （2）通电后，自行启动FPGA内部的时序逻辑控制电路，将数据装载到FPGA的SRAM中

可编程的数据开关

• 通过编程配置连接，纯开关的作用
• 体现了硬件软件化的想法