微电子与集成电路设计10.ppt

可编程逻辑器件的含义
传统可编程逻辑器件的含义:器件的电路功能已经设定完成,器件的使用者可以根据需求设定该器件功能的适用范围。
例如:MCS8051微控制器中的计数器/定时器、中断优先级管理、串行通信接口等设备均属此类。
现代可编程逻辑器件的含义:器件的电路功能没有设定完成,器件的使用者可以根据需求设定该器件具体逻辑功能及其适用范围。
例如目前常见的CPLD、FPGA等均属此列。
可编程逻辑器件的含义
传统可编程器件意义下的电路结构
电路组成主要包括:
1、带有可预置状态(可预置数)功能的主功能电路模块;
2、用于保存预置状态(可预置数)信息的寄存器组;
3、相关的控制电路。
示例:
定时器/计数器的工作方式及应用
当M1M0设置为00时,定时器选定为方式0工作。由TH0的8位和TL0的低5位组成一个13位计数器。当GATE=1和TR0=1时,TH0+TL0是否计数取决于INT0引脚的信号,当INT0由0变为1时,开始计数;当INT0由1变为0时,停止计数。这样就可以用来测量在INT0端出现的脉冲宽度。当13位计数器从0或设定的初值,加1直到全“1”以后,再加1就产生溢出,这时,置TCON的TF0位为1,系统把计数器变为全“0”。
现代可编程器件意义下的电路结构
电路组成主要包括:
1、用于实现组合逻辑电路功能的存储器堆体;
2、用于完成时序状态转换及保存的D 型触发器组;
3、相关的控制电路。
示例:
带反馈的寄存器输出结构的PAL器件:当系统的时钟的上升沿到来时,每个“积之和”项存入一个D触发器。通过使能低电平有效的输出三态缓冲器,再将D触发器的输出Q送到输出引脚。/Q输出端则反馈到“与”阵列,这样的PAL器件能记忆原先的状态,从而实现状态机中的时序逻辑功能。如向上或向下计数、跳位、移位和分支等。
GAL器件的输出结构中采用了可编程逻辑宏单元OLMC(output logic macro cell)
OLMC有一个触发器、一个“异或”门、一个有三态控制的输出缓冲器、一个8输入“或”以及4个多路器(MUX)。多路器和“异或”门可通过电学编程方法加以控制。
异或门可通过XOR(n)信号改变“或”门输出的极性。
输出多路器(OMUX)可使输出成为直接输出或是寄存器型输出。
三态多路器(TSMUX)有4种选择:(1)时为无控制直接输出;(2)接地时,则阻止OLMC输出;(3)接OE信号时,由OE控制输出;④由“与”矩阵的一根乘积线来控制输出。
反馈多路器(FMUX)也有4种选择:(1)接地时阻止反馈;(2)接受相邻单元的输出作信号;(3)使I/O端作为输入端;(4)通过内部寄存器进行反馈
乘积多路器(PTMUX)控制两种状态,一是将乘积线直接输入“或”门,另一是将乘积线用以控制三态输出缓冲器。
OMLC中的AC0和ACl(n)这两个控制端将决定以下4种不同的输出结构形式:
(1)普通的组合逻辑输出(AC0=0,ACl(n)=0)
(2)非同步组合逻辑输出(AC0=1,ACl(n)=1)
(3)时序逻辑输出(AC0=1,ACl(n) =0)
(4)禁止OLMC输出(AC0=0,ACl(n)=1)