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1、1 University of Science and Technology of China 第八章第八章第八章第八章 可编程逻辑器件可编程逻辑器件可编程逻辑器件可编程逻辑器件 内容提要内容提要内容提要内容提要 1. 1. 1. 1. 介绍各种可编程逻辑器件的介绍各种可编程逻辑器件的介绍各种可编程逻辑器件的介绍各种可编程逻辑器件的 结构、工作原理和使用方法结构、工作原理和使用方法结构、工作原理和使用方法结构、工作原理和使用方法 2. 2. 2. 2. 可编程逻辑器件的编程方法可编程逻辑器件的编程方法可编程逻辑器件的编程方法可编程逻辑器件的编程方法 和在系统可编程技术的介绍和在系统可编程技术的
2、介绍和在系统可编程技术的介绍和在系统可编程技术的介绍 2 University of Science and Technology of China 8.1 8.1 8.1 8.1 概述概述概述概述 1 1 1 1集成电路的分类：集成电路的分类： 按集成度分按集成度分: : : : SSISSISSISSI： 器件级（门电路、触发器等）器件级（门电路、触发器等） MSIMSIMSIMSI：部件级（计数器、移位寄存器等）部件级（计数器、移位寄存器等） LSILSILSILSI： 系统级（含控制器的电子系统）系统级（含控制器的电子系统） VLSIVLSIVLSIVLSI：复杂系统级复杂系统级( (
3、大容量大容量MemoryMemoryMemoryMemory、 微处理器等微处理器等) ) 3 University of Science and Technology of China 8.1 8.1 8.1 8.1 概述概述概述概述 按处理信号分：按处理信号分： 模拟模拟ICICICIC（A/DA/DA/DA/D，D/AD/AD/AD/A，放大，滤波等功能）放大，滤波等功能） 数字数字ICICICIC（组合电路，时序电路，数字系统）组合电路，时序电路，数字系统） 综合性综合性ICICICIC（即数模混合即数模混合, ,SOC, SOC, SOC, SOC, 嵌入式系统等嵌入式系统等) )
4、按通用性、使用量分：按通用性、使用量分： 通用通用IC:IC:IC:IC: 存贮器、微处理器等存贮器、微处理器等 专用专用IC (ASIC)IC (ASIC)IC (ASIC)IC (ASIC): :全定制全定制ASICASICASICASIC、 半定制半定制 ASICASICASICASIC、可编程可编程ASICASICASICASIC 4 University of Science and Technology of China 8.1 8.1 8.1 8.1 概述概述概述概述 可编程可编程 ASICASICASICASIC SPLDSPLDSPLDSPLD ( ( ( (简单简单PLD)
5、: PALPLD): PALPLD): PALPLD): PAL、GALGALGALGAL、 PALCEPALCEPALCEPALCE等等 CPLDCPLDCPLDCPLD ( ( ( (复杂复杂PLD)PLD)PLD)PLD)：ispLsI1000ispLsI1000ispLsI1000ispLsI1000、MACH5MACH5MACH5MACH5 系列、系列、XC9000XC9000XC9000XC9000系列、系列、MAX7000MAX7000MAX7000MAX7000、 MAX9000MAX9000MAX9000MAX9000系列等系列等 FPGAFPGAFPGAFPGA ( ( (
6、 (现场可编程门阵列现场可编程门阵列) ) ) )：XC4000/5000XC4000/5000XC4000/5000XC4000/5000 系列、系列、FLEX8000FLEX8000FLEX8000FLEX8000系列系列 FLEX10KFLEX10KFLEX10KFLEX10K、 FLEX20KFLEX20KFLEX20KFLEX20K系列等系列等 5 University of Science and Technology of China 8.1 8.1 8.1 8.1 概述概述概述概述 集成度情况：集成度情况： LatticeLatticeLatticeLattice：i ispL
7、SIspLSIspLSIspLSI 6000 6000 6000 6000系列，集成度达到系列，集成度达到25000250002500025000个个 等效等效PLDPLDPLDPLD门门, , 320320320320个宏单元个宏单元 AlteraAlteraAlteraAltera： MAX9000MAX9000MAX9000MAX9000系列系列, , 24000240002400024000个等效个等效PLDPLDPLDPLD门门, , 1024102410241024个宏单元个宏单元 AlteraAlteraAlteraAltera： FLEX10K250 25FLEX10K250
8、25FLEX10K250 25FLEX10K250 25万个等效万个等效PLDPLDPLDPLD门门 XiLinxXiLinxXiLinxXiLinx：两年前推出的：两年前推出的FPGAFPGAFPGAFPGACV1000CV1000CV1000CV1000可达到可达到 100100100100万个等效万个等效PLDPLDPLDPLD门。门。 6 University of Science and Technology of China 8.1 8.1 8.1 8.1 概述概述概述概述 理论上采用通用型的中小规模理论上采用通用型的中小规模ICICICIC可以组成任可以组成任 何复杂的数字系统何
9、复杂的数字系统, , 但体积大而笨重、功耗但体积大而笨重、功耗 大，可靠性差。大，可靠性差。 为某种专门用途而设计的集成电路叫做专用为某种专门用途而设计的集成电路叫做专用 集成电路，即集成电路，即ASICASICASICASIC，通常把所设计的系统通常把所设计的系统 做成一片大规模集成电路，故体积小、功耗做成一片大规模集成电路，故体积小、功耗 低、重量轻、可靠性高。低、重量轻、可靠性高。 7 University of Science and Technology of China 8.1 8.1 8.1 8.1 概述概述概述概述 可编程逻辑器件的逻辑功能由用户对器件编可编程逻辑器件的逻辑功能
10、由用户对器件编 程来设定，以前用户在计算机上使用编程软程来设定，以前用户在计算机上使用编程软 件编写逻辑功能，然后通过编程器下载到器件编写逻辑功能，然后通过编程器下载到器 件上。新一代的件上。新一代的在系统可编程器件在系统可编程器件，编程时，编程时 不需要使用专门的编程器，只要将计算机运不需要使用专门的编程器，只要将计算机运 行产生的编程数据直接写入行产生的编程数据直接写入PLDPLDPLDPLD就行了。这就行了。这 样就使普通的用户设计复杂的系统成为现实样就使普通的用户设计复杂的系统成为现实 （以前是不可能的）。（以前是不可能的）。 8 University of Science and T
11、echnology of China 8.1 8.1 8.1 8.1 概述概述概述概述 2 2 2 2PLDPLDPLDPLD的电路表示法的电路表示法 （1 1）基本门电路的基本门电路的PLDPLDPLDPLD表示法表示法： 1 1）固定连接、不可改变的）固定连接、不可改变的“ “ “ “硬线连接单元硬线连接单元” ” ” ” 2 2）可通过编程接通的）可通过编程接通的“ “ “ “被编程接通单元被编程接通单元” ” ” ” 3 3）可通过编程断开的）可通过编程断开的“ “ “ “被编程擦除单元被编程擦除单元” ” ” ” 4 4）互补输出的）互补输出的缓冲器缓冲器, ,见图见图8.1.1(d
12、)8.1.1(d)8.1.1(d)8.1.1(d)。 5 5）三态输出的缓冲器，见图三态输出的缓冲器，见图8.1.1(e)8.1.1(e)8.1.1(e)8.1.1(e)。 6 6 6 6）与门的）与门的PLDPLDPLDPLD表示，详见图表示，详见图8.1.1(a), 8.1.1(a), 8.1.1(a), 8.1.1(a), A A A A、B B B B、C C C C、D D D D称称 为输入项为输入项 , P, P, P, PABD ABD ABD ABD 称为乘积项。图称为乘积项。图8.1.1(b)8.1.1(b)8.1.1(b)8.1.1(b)中中P=0P=0P=0P=0 9
13、University of Science and Technology of China 8.1 8.1 8.1 8.1 概述概述概述概述 7 7 7 7）或门的或门的PLDPLDPLDPLD表示表示 详见图详见图8.1.1(c), Y=P8.1.1(c), Y=P8.1.1(c), Y=P8.1.1(c), Y=P1 1 1 1+P+P+P+P3 3 3 3+P+P+P+P4 4 4 4 8 8 8 8）与阵列、或阵列的与阵列、或阵列的PLDPLDPLDPLD表示表示 如图如图8.2.18.2.1所示。所示。 （2 2）PLDPLDPLDPLD由两种基本的门阵列由两种基本的门阵列与门阵列与
14、门阵列 和或门阵列以及相关器件组成，如图和或门阵列以及相关器件组成，如图8.2.18.2.1 所示。所示。 10 University of Science and Technology of China 8.1 8.1 8.1 8.1 概述概述概述概述 图图图图图图图图8.1.1 PLD8.1.1 PLD8.1.1 PLD8.1.1 PLD8.1.1 PLD8.1.1 PLD8.1.1 PLD8.1.1 PLD电路中门电路的惯用画法电路中门电路的惯用画法电路中门电路的惯用画法电路中门电路的惯用画法电路中门电路的惯用画法电路中门电路的惯用画法电路中门电路的惯用画法电路中门电路的惯用画法 （a
15、a a a a a a a）与与门门门门门门门门 （b b b b b b b b）输出恒等于输出恒等于输出恒等于输出恒等于输出恒等于输出恒等于输出恒等于输出恒等于0 0 0 0 0 0 0 0的的的的的的的的与与门门门门门门门门 （c c c c c c c c）或或门门门门门门门门 （d d d d d d d d）互补输出的缓冲器互补输出的缓冲器互补输出的缓冲器互补输出的缓冲器互补输出的缓冲器互补输出的缓冲器互补输出的缓冲器互补输出的缓冲器 （e e e e e e e e）三态输出的缓冲器三态输出的缓冲器三态输出的缓冲器三态输出的缓冲器三态输出的缓冲器三态输出的缓冲器三态输出的缓冲器三
16、态输出的缓冲器 11 University of Science and Technology of China * * * *8.2 8.2 8.2 8.2 现场可编程逻辑阵列现场可编程逻辑阵列现场可编程逻辑阵列现场可编程逻辑阵列( ( ( (FPLAFPLAFPLAFPLA） FPLAFPLAFPLAFPLA由可编程的与逻辑阵列和可编程的由可编程的与逻辑阵列和可编程的 或逻辑阵列以及输出缓冲器组成。或逻辑阵列以及输出缓冲器组成。如图如图8.2.18.2.18.2.18.2.1所所 示。图中的与逻辑阵列最多可以产生示。图中的与逻辑阵列最多可以产生8 8 8 8个可编个可编 程的乘积项，或逻辑
17、阵列最多能产生程的乘积项，或逻辑阵列最多能产生4 4 4 4个组合个组合 逻辑函数。时序逻辑型逻辑函数。时序逻辑型FPLAFPLAFPLAFPLA见图见图8.2.38.2.38.2.38.2.3。 12 University of Science and Technology of China * * * *8.2 8.2 8.2 8.2 现场可编程逻辑阵列现场可编程逻辑阵列现场可编程逻辑阵列现场可编程逻辑阵列( ( ( (FPLAFPLAFPLAFPLA） 图图图图图图图图8.2.1 FPLA8.2.1 FPLA8.2.1 FPLA8.2.1 FPLA8.2.1 FPLA8.2.1 FPLA
18、8.2.1 FPLA8.2.1 FPLA的基本电路结构的基本电路结构的基本电路结构的基本电路结构的基本电路结构的基本电路结构的基本电路结构的基本电路结构 可产生可产生8 8个个 可编程的可编程的 乘积项乘积项 可产生可产生4 4 4 4 个组合函个组合函 数数( ( ( (即即4 4 4 4个个 与或式与或式) ) ) ) 13 University of Science and Technology of China * * * *8.2 8.2 8.2 8.2 现场可编程逻辑阵列现场可编程逻辑阵列现场可编程逻辑阵列现场可编程逻辑阵列( ( ( (FPLAFPLAFPLAFPLA） 图图图图
19、图图图图8.2.3 8.2.3 8.2.3 8.2.3 8.2.3 8.2.3 8.2.3 8.2.3 时序逻辑型时序逻辑型时序逻辑型时序逻辑型时序逻辑型时序逻辑型时序逻辑型时序逻辑型 FPLAFPLAFPLAFPLAFPLAFPLAFPLAFPLA的电路结构的电路结构的电路结构的电路结构的电路结构的电路结构的电路结构的电路结构 14 University of Science and Technology of China 8.3 8.3 8.3 8.3 可编程阵列逻辑（可编程阵列逻辑（可编程阵列逻辑（可编程阵列逻辑（PALPALPALPAL） 采用双极型工艺制作，熔丝编程方式。采用双极型工
20、艺制作，熔丝编程方式。 PALPALPALPAL由可编程的与逻辑阵列、固定的或逻辑由可编程的与逻辑阵列、固定的或逻辑 阵列和输出电路三部分组成。阵列和输出电路三部分组成。通过对与阵列通过对与阵列 编程可以获得不同形式的组合逻辑函数。有编程可以获得不同形式的组合逻辑函数。有 些些PALPALPALPAL器件的输出电路中设置有触发器和从器件的输出电路中设置有触发器和从 触发器输出到与阵列的反馈线，故可利用这触发器输出到与阵列的反馈线，故可利用这 种种PALPALPALPAL器件组成各种时序电路。器件组成各种时序电路。 （392392页）页） 15 University of Science and
21、 Technology of China 8.3.1 PAL8.3.1 PAL8.3.1 PAL8.3.1 PAL的基本电路结构的基本电路结构的基本电路结构的基本电路结构 PALPALPALPAL器件中最简单的一种电路结构形式见器件中最简单的一种电路结构形式见 图图8.3.18.3.18.3.18.3.1，它仅包含一个可编程的与逻辑阵列，它仅包含一个可编程的与逻辑阵列 和一个固定的或阵列。和一个固定的或阵列。 编程原理：编程原理：在尚未编程之前，与阵列的所有在尚未编程之前，与阵列的所有 交叉点上均有熔丝接通。编程将有用的熔丝交叉点上均有熔丝接通。编程将有用的熔丝 保留，将无用的熔丝熔断，即得到
22、所需的电保留，将无用的熔丝熔断，即得到所需的电 路。详见路。详见P P P P393 393393393图 图8.3.28.3.28.3.28.3.2例子。例子。 16 University of Science and Technology of China 8.3.1 PAL8.3.1 PAL8.3.1 PAL8.3.1 PAL的基本电路结构的基本电路结构的基本电路结构的基本电路结构 图图图图图图图图8.3.1 PAL8.3.1 PAL8.3.1 PAL8.3.1 PAL8.3.1 PAL8.3.1 PAL8.3.1 PAL8.3.1 PAL器件的基本电路结构器件的基本电路结构器件的基本电
23、路结构器件的基本电路结构器件的基本电路结构器件的基本电路结构器件的基本电路结构器件的基本电路结构 17 University of Science and Technology of China 8.3.1 PAL8.3.1 PAL8.3.1 PAL8.3.1 PAL的基本电路结构的基本电路结构的基本电路结构的基本电路结构 图图图图图图图图8.3.2 8.3.2 8.3.2 8.3.2 8.3.2 8.3.2 8.3.2 8.3.2 编程后的编程后的编程后的编程后的编程后的编程后的编程后的编程后的PALPALPALPALPALPALPALPAL电路电路电路电路电路电路电路电路 18 Unive
24、rsity of Science and Technology of China 8.3.1 PAL8.3.1 PAL8.3.1 PAL8.3.1 PAL的基本电路结构的基本电路结构的基本电路结构的基本电路结构 目前常见的目前常见的PALPALPALPAL器件中，输入变量最多的可器件中，输入变量最多的可 达达20202020个，与逻辑阵列乘积项最多的有个，与逻辑阵列乘积项最多的有80808080个，或逻个，或逻 辑阵列输出端最多的有辑阵列输出端最多的有10101010个，每个或门输入端最个，每个或门输入端最 多的达多的达16161616个。在许多型号的个。在许多型号的PALPALPALPAL器
25、件中还增加了器件中还增加了 各种形式的输出电路，以扩展电路的功能和增加各种形式的输出电路，以扩展电路的功能和增加 使用的灵活性。使用的灵活性。 19 University of Science and Technology of China 8.3.2 PAL8.3.2 PAL8.3.2 PAL8.3.2 PAL的几种输出电路结构的几种输出电路结构的几种输出电路结构的几种输出电路结构 和反馈形式和反馈形式和反馈形式和反馈形式 主要有以下五种类型：主要有以下五种类型： 1 1 1 1专用输出结构专用输出结构 如：如：PAL10H8PAL10H8PAL10H8PAL10H8、PAL14H4PAL1
26、4H4PAL14H4PAL14H4的输出端是与或门的输出端是与或门 结构，输出高电平信号；结构，输出高电平信号； PAL10L8PAL10L8PAL10L8PAL10L8、PAL14L4PAL14L4PAL14L4PAL14L4的输出端是与或的输出端是与或 非门结构，输出低电平信号；非门结构，输出低电平信号； PAL16C1PAL16C1PAL16C1PAL16C1的输出端是互补输出的或门的输出端是互补输出的或门 结构结构, ,同时输出一对互补的信号。同时输出一对互补的信号。 20 University of Science and Technology of China 8.3.2 PAL8
27、.3.2 PAL8.3.2 PAL8.3.2 PAL的几种输出电路结构的几种输出电路结构的几种输出电路结构的几种输出电路结构 和反馈形式和反馈形式和反馈形式和反馈形式 专用输出结构的共同特点：专用输出结构的共同特点：输出端只能用作输输出端只能用作输 出使用。出使用。专用输出结构的专用输出结构的PALPALPALPAL器件只能用来产器件只能用来产 生组合逻辑函数。生组合逻辑函数。 2 2 2 2可编程输入可编程输入/ / / /输出结构输出结构 电路结构图见图电路结构图见图8.3.48.3.48.3.48.3.4。其输出端是一个具有。其输出端是一个具有 可编程控制端的三态缓冲器，控制端由与阵列可
28、编程控制端的三态缓冲器，控制端由与阵列 的一个乘积项给出的一个乘积项给出( (如图中的如图中的C C C C1 1 1 1和和C C C C2 2 2 2) )。 21 University of Science and Technology of China 8.3.2 PAL8.3.2 PAL8.3.2 PAL8.3.2 PAL的几种输出电路结构的几种输出电路结构的几种输出电路结构的几种输出电路结构 和反馈形式和反馈形式和反馈形式和反馈形式 图图图图图图图图8.3.4 PAL8.3.4 PAL8.3.4 PAL8.3.4 PAL8.3.4 PAL8.3.4 PAL8.3.4 PAL8.3.
29、4 PAL的可编程输入的可编程输入的可编程输入的可编程输入的可编程输入的可编程输入的可编程输入的可编程输入/ / / / / / / /输出结构输出结构输出结构输出结构输出结构输出结构输出结构输出结构 22 University of Science and Technology of China 8.3.2 PAL8.3.2 PAL8.3.2 PAL8.3.2 PAL的几种输出电路结构的几种输出电路结构的几种输出电路结构的几种输出电路结构 和反馈形式和反馈形式和反馈形式和反馈形式 同时输出端又经过了一个互补输出的缓冲器反同时输出端又经过了一个互补输出的缓冲器反 馈到与阵列上。如馈到与阵列上。
30、如PAL16L8PAL16L8PAL16L8PAL16L8、PAL20L10PAL20L10PAL20L10PAL20L10等，等， 都属于这种输出结构的都属于这种输出结构的PALPALPALPAL器件。器件。 在有些可编程在有些可编程I/0I/0结构的结构的PALPAL器件中，在与器件中，在与 或阵列的输出和三态缓冲器之间还设置有可编或阵列的输出和三态缓冲器之间还设置有可编 程的异或门。如图程的异或门。如图8.3.58.3.5，通过对异或门一个可，通过对异或门一个可 编程输入端的编程可以控制输出的极性。编程输入端的编程可以控制输出的极性。 （详见（详见P P394 394说明） 说明） 23
31、 University of Science and Technology of China 8.3.2 PAL8.3.2 PAL8.3.2 PAL8.3.2 PAL的几种输出电路结构的几种输出电路结构的几种输出电路结构的几种输出电路结构 和反馈形式和反馈形式和反馈形式和反馈形式 图图图图图图图图8.3.5 8.3.5 8.3.5 8.3.5 8.3.5 8.3.5 8.3.5 8.3.5 带有带有带有带有带有带有带有带有异或门的异或门的异或门的异或门的异或门的异或门的异或门的异或门的可编程可编程可编程可编程可编程可编程可编程可编程 输入输入输入输入输入输入输入输入/ / / / / / /
32、/输出结构输出结构输出结构输出结构输出结构输出结构输出结构输出结构 24 University of Science and Technology of China 8.3.2 PAL8.3.2 PAL8.3.2 PAL8.3.2 PAL的几种输出电路结构的几种输出电路结构的几种输出电路结构的几种输出电路结构 和反馈形式和反馈形式和反馈形式和反馈形式 3 3 3 3寄存器输出结构寄存器输出结构 电路结构见图电路结构见图8.3.68.3.68.3.68.3.6，它在输出三态缓冲器，它在输出三态缓冲器 和与或阵列的输出之间串进了由和与或阵列的输出之间串进了由D D D D触发器组成的触发器组成的
33、寄存器。同时触发器的状态又经过互补输出的缓寄存器。同时触发器的状态又经过互补输出的缓 冲器反馈到与阵列的输入端。利用这种输出结构冲器反馈到与阵列的输入端。利用这种输出结构 不仅可以存储与或阵列输出的状态，而且能很方不仅可以存储与或阵列输出的状态，而且能很方 便地组成各种时序逻辑电路便地组成各种时序逻辑电路。如。如PAL16R4PAL16R4PAL16R4PAL16R4、 PAL16R6PAL16R6PAL16R6PAL16R6、PAL16R8PAL16R8PAL16R8PAL16R8等。等。 25 University of Science and Technology of China 8.
34、3.2 PAL8.3.2 PAL8.3.2 PAL8.3.2 PAL的几种输出电路结构的几种输出电路结构的几种输出电路结构的几种输出电路结构 和反馈形式和反馈形式和反馈形式和反馈形式 图图图图图图图图8.3.6 PAL8.3.6 PAL8.3.6 PAL8.3.6 PAL8.3.6 PAL8.3.6 PAL8.3.6 PAL8.3.6 PAL的寄存器的寄存器的寄存器的寄存器的寄存器的寄存器的寄存器的寄存器输出结构输出结构输出结构输出结构输出结构输出结构输出结构输出结构 移位寄存器的例子移位寄存器的例子 26 University of Science and Technology of Chi
35、na 8.3.2 PAL8.3.2 PAL8.3.2 PAL8.3.2 PAL的几种输出电路结构的几种输出电路结构的几种输出电路结构的几种输出电路结构 和反馈形式和反馈形式和反馈形式和反馈形式 4 4 4 4异或输出结构异或输出结构 电路结构见图电路结构见图8.3.78.3.78.3.78.3.7，与寄存器输出结构类似，与寄存器输出结构类似， 只是在与或阵列的输出端又增设了异或门。如只是在与或阵列的输出端又增设了异或门。如 PAL20X4PAL20X4PAL20X4PAL20X4、PAL20X8PAL20X8PAL20X8PAL20X8、PAL20X10PAL20X10PAL20X10PAL2
36、0X10等都属于这等都属于这 种输出结构的器件。种输出结构的器件。 主要用途：主要用途： 对与或阵列输出的函数求反。对与或阵列输出的函数求反。 对寄存器状态进行保存，详见对寄存器状态进行保存，详见P P P P395 395 395 395 。 。 27 University of Science and Technology of China 8.3.2 PAL8.3.2 PAL8.3.2 PAL8.3.2 PAL的几种输出电路结构的几种输出电路结构的几种输出电路结构的几种输出电路结构 和反馈形式和反馈形式和反馈形式和反馈形式 图图图图图图图图8.3.7 PAL8.3.7 PAL8.3.7
37、PAL8.3.7 PAL8.3.7 PAL8.3.7 PAL8.3.7 PAL8.3.7 PAL的的的的的的的的异或异或输出结构输出结构输出结构输出结构输出结构输出结构输出结构输出结构 28 University of Science and Technology of China 8.3.2 PAL8.3.2 PAL8.3.2 PAL8.3.2 PAL的几种输出电路结构的几种输出电路结构的几种输出电路结构的几种输出电路结构 和反馈形式和反馈形式和反馈形式和反馈形式 5 5 5 5运算选通反馈结构运算选通反馈结构 电路结构见图电路结构见图8.3.88.3.88.3.88.3.8，在异或输出结构
38、的基础上，在异或输出结构的基础上 再增加一组反馈逻辑电路。反馈选通电路分别给再增加一组反馈逻辑电路。反馈选通电路分别给 出了输入变量出了输入变量B B B B和反馈变量和反馈变量A A A A产生的产生的(A(A+B)+B)+B)+B)、 ( (A+B)A+B)A+B)A+B)、(A(A+B)+B)+B)+B)、(A+B)4(A+B)4(A+B)4(A+B)4个反馈量，并接至与阵个反馈量，并接至与阵 列的输入端。通过对与阵列的编程，列的输入端。通过对与阵列的编程，能产生能产生A A A A和和 B B B B的的16161616种算术运算和逻辑运算的结果种算术运算和逻辑运算的结果， ，见图见图
39、8.3.98.3.98.3.98.3.9。 属于这种结构的属于这种结构的PALPALPALPAL器件有器件有PAL16X4PAL16X4PAL16X4PAL16X4、 PAL16A4PAL16A4PAL16A4PAL16A4等。等。 29 University of Science and Technology of China 8.3.2 PAL8.3.2 PAL8.3.2 PAL8.3.2 PAL的几种输出电路结构的几种输出电路结构的几种输出电路结构的几种输出电路结构 和反馈形式和反馈形式和反馈形式和反馈形式 图图图图图图图图8.3.8 PAL8.3.8 PAL8.3.8 PAL8.3.8
40、 PAL8.3.8 PAL8.3.8 PAL8.3.8 PAL8.3.8 PAL的运算选通反馈的运算选通反馈的运算选通反馈的运算选通反馈的运算选通反馈的运算选通反馈的运算选通反馈的运算选通反馈结构结构结构结构结构结构结构结构 30 University of Science and Technology of China 8.3.2 PAL8.3.2 PAL8.3.2 PAL8.3.2 PAL的几种输出电路结构的几种输出电路结构的几种输出电路结构的几种输出电路结构 和反馈形式和反馈形式和反馈形式和反馈形式 图图图图图图图图8.3.9 8.3.9 8.3.9 8.3.9 8.3.9 8.3.9
41、8.3.9 8.3.9 产生产生产生产生产生产生产生产生1616161616161616种算术、逻辑运算的编程情况种算术、逻辑运算的编程情况种算术、逻辑运算的编程情况种算术、逻辑运算的编程情况种算术、逻辑运算的编程情况种算术、逻辑运算的编程情况种算术、逻辑运算的编程情况种算术、逻辑运算的编程情况 31 University of Science and Technology of China 8.3.38.3.38.3.38.3.3 PALPALPALPAL的应用举例的应用举例的应用举例的应用举例 图图图图图图图图8.3.10 PAL14H48.3.10 PAL14H48.3.10 PAL14
42、H48.3.10 PAL14H48.3.10 PAL14H48.3.10 PAL14H48.3.10 PAL14H48.3.10 PAL14H4按式按式按式按式按式按式按式按式 8.3.2 8.3.2 8.3.2 8.3.2 8.3.2 8.3.2 8.3.2 8.3.2 编程后的逻辑图编程后的逻辑图编程后的逻辑图编程后的逻辑图编程后的逻辑图编程后的逻辑图编程后的逻辑图编程后的逻辑图 32 University of Science and Technology of China 8.3.38.3.38.3.38.3.3 PALPALPALPAL的应用举例的应用举例的应用举例的应用举例 图图图
43、图图图图图8.3.11 8.3.11 8.3.11 8.3.11 8.3.11 8.3.11 8.3.11 8.3.11 例例例例例例例例 8.3.28.3.28.3.28.3.28.3.28.3.28.3.28.3.2输出状态的卡诺图输出状态的卡诺图输出状态的卡诺图输出状态的卡诺图输出状态的卡诺图输出状态的卡诺图输出状态的卡诺图输出状态的卡诺图 33 University of Science and Technology of China 8.3.38.3.38.3.38.3.3 PALPALPALPAL的应用举例的应用举例的应用举例的应用举例 图图图图图图图图8.3.12 8.3.12
44、8.3.12 8.3.12 8.3.12 8.3.12 8.3.12 8.3.12 例例例例例例例例 8.3.28.3.28.3.28.3.28.3.28.3.28.3.28.3.2中编程后的中编程后的中编程后的中编程后的中编程后的中编程后的中编程后的中编程后的PAL16R4PAL16R4PAL16R4PAL16R4PAL16R4PAL16R4PAL16R4PAL16R4的的的的的的的的逻辑图逻辑图逻辑图逻辑图逻辑图逻辑图逻辑图逻辑图 34 University of Science and Technology of China 8.4 8.4 8.4 8.4 通用阵列逻辑（通用阵列逻辑（通
45、用阵列逻辑（通用阵列逻辑（GALGALGALGAL） PALPALPALPAL器件的缺点：由于它采用的是双极型器件的缺点：由于它采用的是双极型 熔丝工艺，一旦编程以后不能修改，因而不适应熔丝工艺，一旦编程以后不能修改，因而不适应 研制工作中经常修改电路的需要。采用研制工作中经常修改电路的需要。采用CMOSCMOSCMOSCMOS可可 擦除编程单元的擦除编程单元的PALPALPALPAL器件克服了不可改写的缺器件克服了不可改写的缺 点，然而点，然而PALPALPALPAL器件输出电路结构的类型繁多，仍器件输出电路结构的类型繁多，仍 给设计和使用带来一些不便。为了克服给设计和使用带来一些不便。为了
46、克服PALPALPALPAL器件器件 存在的缺点，存在的缺点，LatticeLatticeLatticeLattice公司于公司于1985198519851985年首先推出了通年首先推出了通 用阵列逻辑用阵列逻辑GALGALGALGAL。 其其特点为：特点为： 35 University of Science and Technology of China 8.4 8.4 8.4 8.4 通用阵列逻辑通用阵列逻辑通用阵列逻辑通用阵列逻辑（GALGALGALGAL） GAL GAL GAL GAL采用可擦除的采用可擦除的CMOS (ECMOS (ECMOS (ECMOS (E2 2 2 2CMO
47、S)CMOS)CMOS)CMOS)制作，制作， 可以用电压信号擦除并可重新编程。可以用电压信号擦除并可重新编程。 GAL GAL GAL GAL器件的器件的输出端设置了可编程的输出逻输出端设置了可编程的输出逻 辑宏单元辑宏单元(OLMC)(OLMC)(OLMC)(OLMC)。通过编程可将通过编程可将OLMCOLMCOLMCOLMC 设置成不同的工作状态设置成不同的工作状态, ,这样就这样就可以用同一可以用同一 种型号的种型号的GALGALGALGAL器件实现器件实现PALPALPALPAL器件所有的各器件所有的各 种输出电路工作模式。种输出电路工作模式。 36 University of Science and Technology of China 8.4.18.4.18.4.18.4.1 GAL GAL GAL GAL的的的的电路结构电路结构电路结构电路结构 8.4.1 GAL8.4.1 GAL8.4.1 GAL8.4.1 GAL的电路结构的电路结构 (