
可编程逻辑器件的结构
2023-10-25 09:06:05
晨欣小编
电子元器件分类:
可编程逻辑器件(Programmable Logic Devices,PLDs)是一种能够根据用户的需求进行配置和编程的数字电子器件。它们主要用于数字集成电路(Digital Integrated Circuits,ICs)设计中,实现各种逻辑功能。PLDs不仅提供了灵活性,还具有高度可重构性和可配置性,使得它们成为现代电子技术中不可或缺的一部分。
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PLDs的结构可以分为两类,即可编程逻辑阵列(Programmable Logic Array,PLA)和可编程逻辑阵列(Programmable Array Logic,PAL)。
PLA的结构是最简单、最基本的一种PLD结构。它包含一个输入矩阵和一个和阵列,以及一个输出缓冲区。输入矩阵是由一组程序性的开关和程序性的与门组成,用于将输入信号与输入功能矩阵相连。而和阵列则由一组可编程的门级逻辑组成,用于实现各种逻辑功能。输出缓冲器用于将输出信号从和阵列输出到设备。
PAL的结构虽然比PLA复杂,但它提供了更高的密集度和更大的灵活性。PAL由两个主要部分组成,即可编程与门阵列(Programmable AND Gate Array)和可编程内部连接器(Programmable OR Gate Array)。可编程与门阵列包含一组可编程的门级逻辑,用于实现各种逻辑功能。可编程内部连接器则通过一组可编程的开关将输入信号连接到可编程与门阵列,并将其输出连接到输出引脚。
PLDs的编程方式主要分为存储器编程和连接编程两种。存储器编程通常使用电气可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory,EEPROM)或闪存来存储编程的逻辑功能。而连接编程则使用开关矩阵来配置逻辑功能。不同的PLDs使用不同的编程方式,以满足不同的应用需求。
PLDs的应用非常广泛,例如数字电路设计和嵌入式系统开发。在数字电路设计中,PLDs可以用于实现各种逻辑功能,如逻辑门、多路选择器和寄存器等。而在嵌入式系统开发中,PLDs则可以用于实现系统控制、数据处理和通信接口等功能。
举一个简单的例子来说明PLDs的应用。假设我们需要设计一个4位计数器,在每次上升沿触发时递增计数值,并在达到最大值时将其清零。使用PLDs可以轻松实现这一功能。首先,我们可以使用可编程与门阵列实现计数器的逻辑功能,包括计数器的递增和清零操作。然后,通过连接编程将计数器的输出连接到PLDs的输出引脚,以获得计数器的输出信号。
总之,可编程逻辑器件是一种非常重要的数字电子器件,具有灵活性、可重构性和可配置性的优点。它们的结构包括可编程逻辑阵列和可编程逻辑阵列,通过存储器编程和连接编程来实现逻辑功能。在各种应用中,PLDs都扮演着重要的角色,并提供了高效、便捷的解决方案。