PLD即programmable logic device,譯�可編程邏輯器�,是一�(gè)可以�(chǎn)生任意邏輯輸出的通用型數(shù)�邏輯電路器件。PLD有很高的集成�,足以滿足設(shè)�(jì)一般的�(shù)字系�(tǒng)的需要,與門、或門、非門是PLD最基本的構(gòu)成�
早期的可編程邏輯器件只有可編程只讀存貯�(PROM)、紫外線可按除只讀存貯�(EPROM)和電可擦除只讀存貯�(EEPROM)三種。由于結(jié)�(gòu)的限�,它們只能完成簡(jiǎn)單的�(shù)字邏輯功��
其后,出�(xiàn)了一類結(jié)�(gòu)上稍�(fù)雜的可編程芯片,即可編程邏輯器件,它能夠完成各種�(shù)字邏輯功�。典型的PLD由一�(gè)“與”門和一�(gè)“或”門陣列組成,而任意一�(gè)組合邏輯都可以用“與一或”表�(dá)式來描述,所�� PLD能以乘積和的形式完成大量的組合邏輯功能。這一階段的產(chǎn)品主要有PAL和GAL。PAL由一�(gè)可編程的“與”平面和一�(gè)固定的“或”平面構(gòu)成,或門的輸出可以通過觸發(fā)器有選擇地被置為寄存狀�(tài)�
PAL器件是現(xiàn)�(chǎng)可編程的,它的實(shí)�(xiàn)工藝有反熔絲技�(shù)、EPROM技�(shù)和EEPROM技�(shù)。還有一類結(jié)�(gòu)更為靈活的邏輯器件是可編程邏輯陣�(PLA),它也由一�(gè)“與”平面和一�(gè)“或”平面構(gòu)�,但是這兩�(gè)平面的連接�(guān)系是可編程的�
PLA器件既有�(xiàn)�(chǎng)可編程的,也有掩膜可編程�。在PAL的基�(chǔ)上,又發(fā)展了一種通用陣列邏輯GAL,如GAL16V8,GAL22V10 �。它采用了EEPROM工藝,實(shí)�(xiàn)了電可按除、電可改�,其輸出�(jié)�(gòu)是可編程的邏輯宏單元,因而它的設(shè)�(jì)具有很強(qiáng)的靈活�,至今仍有許多人使用。這些早期的PLD器件的一�(gè)共同特點(diǎn)是可以實(shí)�(xiàn)速度特性較好的邏輯功能,但其過于簡(jiǎn)單的�(jié)�(gòu)也使它們只能實(shí)�(xiàn)�(guī)模較小的電路�
為了彌補(bǔ)這一缺陷�20世紀(jì)80年代中期Altera和Xilinx分別推出了類似于PAL�(jié)�(gòu)的擴(kuò)展型 CPLD和與�(biāo)�(zhǔn)門陣列類似的FPGA,它們都具有體系�(jié)�(gòu)和邏輯單元靈�、集成度高以及適用范圍寬等特�(diǎn)。這兩種器件兼容了PLD和通用門陣列的優(yōu)�(diǎn),可�(shí)�(xiàn)較大�(guī)模的電路,編程也很靈活�
與門陣列等其它ASIC相比,它們又具有�(shè)�(jì)開發(fā)周期�、設(shè)�(jì)制造成本低、開�(fā)工具先�(jìn)、標(biāo)�(zhǔn)�(chǎn)品無需�(cè)�、質(zhì)量穩(wěn)定以及可�(shí)�(shí)在線檢驗(yàn)等優(yōu)�(diǎn),因此被廣泛�(yīng)用于�(chǎn)品的原型�(shè)�(jì)和產(chǎn)品生�(chǎn)(一般在10,000件以�)之中。幾乎所有應(yīng)用門陣列、PLD和中小規(guī)模通用�(shù)字集成電路的�(chǎng)合均可應(yīng)用FPGA和CPLD器件�
PLD是由“與門陣列”和“或門陣列”加上輸入輸出電路構(gòu)�,任何組合函�(shù)都可以表示為�-或表�(dá)式:
用兩�(jí)�-或電路實(shí)�(xiàn)
PLD要實(shí)�(xiàn)編程�(yīng)用,其編程信息必須存�(chǔ)在芯片內(nèi)部的編程元件�,或者說PLD(包括全部SPLD、CPLD、FPGA)必須使用某些特定的電子開關(guān)能夠存儲(chǔ)邏輯配置�(shù)�(jù)的存�(chǔ)器來作為它的編程元件
�(xiàn)代PLD使用的內(nèi)部編程元件主要有如下三種類型
1 一次性編程的熔絲或反熔絲開關(guān)
2 基于浮柵技�(shù)的存�(chǔ)�。包括紫外線電擦除和電擦除的EPROM、E?PROM與閃�
3 允許無限次編程使用的靜態(tài)存儲(chǔ)器SRAM
熔絲(Fuse)或反熔絲(Antifuse)開關(guān)為一次性編程使 用的非易失性元�,編程后即使系�(tǒng)斷電,它們中� �(chǔ)的編程信息不�(huì)丟失.但它們只能寫一�,故稱� 為OTP(One Time Programming)編程元件.
基于浮柵技�(shù)的E2PROM和快閃存�(chǔ)器也是非易失性的 編程元件,但它�?cè)试S多次反復(fù)編程寫入,并可為器 件設(shè)置保密位,以防止對(duì)PLD的非法復(fù)�.
靜態(tài)存儲(chǔ)器SRAM屬于易失性的編程元件,掉電后它� �(chǔ)的配置數(shù)�(jù)將立即消�,但它能在工作過程中快� 編程.
浮柵型編程元件和SRAM都可以多�,反復(fù)�(jìn)行編程應(yīng) �.尤其是SRAM,其編程應(yīng)用的次數(shù)幾乎無限.