电路基础及集成电子技术-16.4 实现可编程及基本方法.pptVIP

* 第16章 半导体存储器与可编程逻辑器件 2010.03 16.4 可编程逻辑器件概述 16.4.1 PLD器件连线的表示方法 16.4.2 与阵列和或阵列编程方法 16.4.3 可编程实现连线 16.4.4 可编程实现数据传输 PLD所用的单元器件数目很多，按常规图形绘制电路原理图非常不便，制造厂商推出了一套简化的表示方法。见图16.4.1和图16.4.2所示。 图16.4.1 PLD器件中的连接方式 图16.4.2 PLD电路中器件的表示方法 16.4.1 PLD器件连线的表示方法 在ROM的应用中曾讲述了用ROM构成组合和时序逻辑电路的方法，在此介绍一种更加灵活的方法以实现电路的可编程。电路可以通过软件编程，确定与矩阵和或矩阵内部硬件电路的功能，将通过可变模计数器的例子来说明。 在一般的同步计数器中，通过卡诺图的设计，在触发器数据输入端连接一些门电路，这些门电路的作用是检测触发器的现态，以确定触发器的新状态，当计数器计数到第N-1个状态时，这些门电路要保证下一个时钟来到后，计数器复零。所以计数器不同的进制，这些门电路的连接是不同的。而可变模计数器一旦将设计好的硬件逻辑关系固化在计数器中后，只需要改变地址码就可以控制计数器的计数周期，不需要再变更硬件的设计。可变模计数器的逻辑方框图如图16.4.3所示。 16.4.2 与阵列和或阵列编程方法 可变模计数器一般由与ROM矩阵、或ROM矩阵以及作为反馈网络的一些触发器和逻辑门构成的。An-1、…、A1、A0是与矩阵的输入，称为地址输入，与矩阵是可编程的，而ROM中与矩阵是不可编程的。或矩阵和ROM中的或矩阵相同，是可编程的。 图16.4.3 可变模计数器方块图 触发器在这里作为反馈网络，将电路中触发器的状态反馈到与矩阵的内部输入，以实现对计数器模，即计数周期的编程控制。 可变模计数器编程的基本原理基于在可编程的与矩阵和或矩阵的基础上，设置了一个符合函数，在计数过程中，触发器的输出，即计数器的状态和与矩阵输入的地址码进行比较。当计数器的状态与地址码一致时，则给出符合信号，强迫计数器进入所希望的状态，即初始状态，随后计数器则按卡诺图确定的程序继续工作，直到最后一个状态，即由地址码确定的第N-1个状态，再强迫计数器回到初始状态。所以每个触发器应当受到两个控制函数的控制，即 式中 f ——正常的由卡诺图得到的控制函数； F ——强迫计数器进入的希望状态； T ——符合函数 当T=1时，F不起作用，P=f，计数器按正常程序计数；当T=0时，F起作用，P=F，强迫计数器跳变到所希望的状态。设计数器的输出为QD、QC、QB和QA，输入地址码为D、C、B、A。显然符合函数 当[QDQCQBQA]=[DCBA]时，T=0； 当[QDQCQBQA]≠[DCBA]时，T=1。 下面讨论控制函数和符合函数的设计方法 首先确定触发器类型，前面已经提过，在大规模可编程集成电路中，为了减少连线，往往不采用JK触发器，而采用D触发器，集成起来可占用较小的芯片面积。 如采用四级触发器，可从0000一直计数到1111，可实现二进制计数到十六进制计数，一般就以二进制的计数顺序作为N进制同步计数器的计数顺序，状态转换表见表16.5。 表16.4 表16.5 地址码与N之间的关系见表12.5， 地址码的状态即为计数器的最后一个状态。由F、f 和T确定新的驱动方程式，新的驱动方程式为 表16.5 根据表12.4确定计数器的驱动方程，这一过程与传统的计数器的设计步骤一样，见如下卡诺图。 根据求出的T 和fD、fC、fB、fA，当计数器计数到N-1状态时，[QDQCQBQA]与[DCBA]符合，T=0，则P=F，再来一个计数脉冲CP，强迫计数器进入初始状态，如果设初态为0000，则P=F=0，可以使驱动方程比较简单，于是有 根据以上五个与或逻辑式，可以用图16.4.5所示的PLA来实现，与项可以在与矩阵中编程实现，或项可以在或矩阵中编程实现。 N进制可变模计数 器的阵列图如图16.4.5 所示。上方是与矩阵， 它的输入是A、B、C、