Содержание
- 2. Начальные сведения о ПЛИС ПЛИС (Programmable Logic Devices) представляют собой новую электронную компонентную базу, на основе
- 3. Классификация микросхем с программируемой структурой Рис. 1 Классификация специализированных интегральных схем Среди программируемых пользователем логических (цифровых)
- 4. Программируемые логические матрицы (ПЛМ) Рис. 2 Базовая структура ПЛМ БВх – входные буферы, преобразующие однофазные входные
- 5. Программируемые логические матрицы (ПЛМ) Рис. 3 Схема ПЛМ на вентильном уровне Рис. 4 Упрощенное изображение схемы
- 6. ПЛМ с матрицами элементов ИЛИ-НЕ Пусть требуется получить терм Воспользовавшись правилом де Моргана получим Формирование функции
- 7. Рис. 7 Базовая структура ПМЛ В сравнении с ПЛМ схемы ПМЛ имеют меньшую функциональную гибкость, т.
- 8. Обогащение функциональных возможностей ПЛМ и ПМЛ Программирование выходных буферов Рис. 8 Схема программируемого выходного буфера Программируемый
- 9. Рис. 9 Схема с двунаправленным буфером Обогащение функциональных возможностей ПЛМ и ПМЛ Применение двунаправленных выводов Используя
- 10. Рис. 10 Включение элементов памяти Обогащение функциональных возможностей ПЛМ и ПМЛ Введение элементов памяти Для построения
- 11. Рис. 11 Разделение термов в ПМЛ Обогащение функциональных возможностей ПЛМ и ПМЛ Использование разделяемых конъюнкторов в
- 12. Рис. 12 ПМЛ без элементов памяти ПМЛ КР1556ХЛ8 Примеры отечественных ПМЛ В серию КР1556 отечественных ПМЛ
- 13. Рис. 13 ПМЛ с элементами памяти ПМЛ КР1556ХП4 Примеры отечественных ПМЛ Структура ИС ХП4 (рис. 13)
- 14. Пример решения задачи на ПМЛ Пусть на ПМЛ КР1556ХП4 требуется реализовать 4-разрядный синхронный счетчик, выполняющий помимо
- 16. Скачать презентацию
Начальные сведения о ПЛИС
ПЛИС (Programmable Logic Devices) представляют собой новую
Начальные сведения о ПЛИС
ПЛИС (Programmable Logic Devices) представляют собой новую
ПЛИС предоставляют возможности быстрого создания цифровых устройств с задаваемой пользователем внутренней структурой.
ПЛИС представляют собой интегральные схемы с программируемой пользователем структурой (ИСПС), которые, в свою очередь, относятся к специализированным интегральным схемам.
Классификация ПЛИС по архитектуре в общей классификации микросхем с программируемой структурой приведена на следующем слайде.
Важным видом БИС/СБИС сейчас стали и "системы на кристалле" (SOPC, System On Programmable Chip), которые не указаны в классификации на рис. 1, поскольку они в нее непосредственно не встраиваются. К "системам на кристалле" относятся схемы, объединяющие в себе все основные функциональные элементы конечного продукта (процессор, память, аппаратные быстродействующие блоки разного функционального назначения, интерфейсные схемы и т. д.). Термин "системы на кристалле" появился после выпуска ПЛИС, содержащих сотни тысяч или даже миллионы эквивалентных вентилей.
Классификация микросхем
с программируемой структурой
Рис. 1 Классификация специализированных интегральных схем
Среди программируемых
Классификация микросхем
с программируемой структурой
Рис. 1 Классификация специализированных интегральных схем
Среди программируемых
Программируемые логические матрицы (ПЛМ)
Рис. 2 Базовая структура ПЛМ
БВх – входные
Программируемые логические матрицы (ПЛМ)
Рис. 2 Базовая структура ПЛМ
БВх – входные
Ми – матрица элементов И (конъюнкторов), на выходе которой формируются λ термов.
Мили – матрица элементов ИЛИ (дизъюнкторы), формирующая n выходных функций.
Программируемые логические матрицы (ПЛМ)
Рис. 3 Схема ПЛМ на вентильном уровне
Рис. 4
Программируемые логические матрицы (ПЛМ)
Рис. 3 Схема ПЛМ на вентильном уровне
Рис. 4
ПЛМ с матрицами элементов ИЛИ-НЕ
Пусть требуется получить терм
Воспользовавшись правилом де Моргана
ПЛМ с матрицами элементов ИЛИ-НЕ
Пусть требуется получить терм
Воспользовавшись правилом де Моргана
Формирование функции из термов будет выполняться согласно формуле
Рис. 5 Структура ПЛМ на элементах ИЛИ-НЕ
Рис. 6 Схемная реализация ПЛМ с матрицами ИЛИ-НЕ
Отечественные ПЛМ — серия К556 (микросхемы РT1, PT2 схемотехнологии ТТЛШ с программированием прожиганием перемычек). Их размерность 16 входов, 48 термов, 8 выходов, задержка около 50 нс. Микросхема РТ1 имеет выходы с открытым коллектором, а РТ2 — с тремя состояниями.
Рис. 7 Базовая структура ПМЛ
В сравнении с ПЛМ схемы ПМЛ
Рис. 7 Базовая структура ПМЛ
В сравнении с ПЛМ схемы ПМЛ
Программируемая матричная логика (ПМЛ)
Обогащение функциональных возможностей ПЛМ и ПМЛ
Программирование выходных буферов
Рис. 8 Схема программируемого
Обогащение функциональных возможностей ПЛМ и ПМЛ
Программирование выходных буферов
Рис. 8 Схема программируемого
Программируемый буфер дает дополнительные возможности для минимизации числа термов в реализуемой системе. В исходной системе можно заменять функции их инверсиями, если это приводит к уменьшению числа термов.
Пример
Пусть нужно воспроизвести систему из двух функций:
Карты Карно для этих функций показывают контуры, соответствующие 8 различным термам системы:
При инвертировании, например, функции F2 получим карту с контурами, показанными штриховыми линиями, и систему функций:
в которой всего пять различных термов. Возврат от инверсной функции к исходной функции осуществляется введением заряда в плавающий затвор транзистора в линии F2 .
Рис. 9 Схема с двунаправленным буфером
Обогащение функциональных возможностей ПЛМ и
Рис. 9 Схема с двунаправленным буфером
Обогащение функциональных возможностей ПЛМ и
Применение двунаправленных выводов
Используя элементы с тремя состояниями, можно приспосабливать выводы для работы в качестве входов или выходов в зависимости от их программирования. В такой схеме один из конъюнкторов предназначен для управления элементом с тремя состояниями выхода (рис. 9). Выход элемента одновременно связан с матрицей И как вход.
В схеме с некоторым числом двунаправленных выводов можно изменять соотношение числа входов-выходов. Если число входов равно m, число выходов n и число двусторонних выводов р, то можно иметь число входов от m до m + p и число выходов от n до n + p при условии, что сумма числа входов и выходов не превосходит
m + n + p.
Рис. 10 Включение элементов памяти
Обогащение функциональных возможностей ПЛМ и ПМЛ
Введение
Рис. 10 Включение элементов памяти
Обогащение функциональных возможностей ПЛМ и ПМЛ
Введение
Для построения автоматов нужны элементы памяти (триггеры).
Триггер D включается в выходную цепь матрицы ИЛИ. Через управляемый буфер с третьим состоянием выход триггера соединен с выходом соответствующего канала ПЛМ или ПМЛ. Выходы триггера подаются обратно в матрицу И в виде парафазных сигналов. При показанном включении триггера реализуется типовое функционирование элемента памяти в схеме автомата. Функция возбуждения триггера вырабатывается логическими ресурсами комбинационной части ПЛМ или ПМЛ, а выход триггера подается в эту часть, поскольку функции возбуждения триггеров зависят не только от входных переменных, но и от внутреннего состояния автомата. Сигнал ОЕ разрешает или запрещает передачу выходного сигнала триггера на выход канала ПЛМ или ПМЛ.
Рис. 11 Разделение термов в ПМЛ
Обогащение функциональных возможностей ПЛМ и
Рис. 11 Разделение термов в ПМЛ
Обогащение функциональных возможностей ПЛМ и
Использование разделяемых конъюнкторов в схемах ПМЛ
"Разделяемость" здесь означает "возможность использования как одним, так и другим каналом", при которой одни и те же конъюнкторы могут быть отданы тому или иному выходу схемы. В таких схемах сложные функции с большим числом термов могут воспроизводиться за счет заимствования термов от каналов выработки простых функций, где имеются избыточные термы.
Столбец из четырех программируемых мультиплексоров реализует разделяемость термов, позволяя данному макроэлементу использовать не только термы от своих конъюнкторов, но и получать термы от соседних каналов (при программировании мультиплексоров 1 и 4 на передачу данных от верхних входов) и отдавать свои термы соседям с выходов дизъюнкторов 1 и 2. Программирование мультиплексора на передачу данных от нижнего входа исключает поступающие на него термы из формируемого набора. Окончательный набор термов формируется дизъюнктором 3, на входы которого поступают выходные сигналы мультиплексоров. Выработанная функция F может содержать до 16 термов.
Рис. 12 ПМЛ без элементов памяти ПМЛ КР1556ХЛ8
Примеры отечественных ПМЛ
В
Рис. 12 ПМЛ без элементов памяти ПМЛ КР1556ХЛ8
Примеры отечественных ПМЛ
В
В микросхеме ХЛ8 (рис. 12) число входов может изменяться от 10 (входы, показанные с левой стороны матрицы) до 16, если все двунаправленные выводы В2...В7 запрограммированы как входы. Число выходов изменяется от 2 до 8. Суммарное число входов и выходов не может превышать 18.
Рис. 13 ПМЛ с элементами памяти ПМЛ КР1556ХП4
Примеры отечественных ПМЛ
Структура
Рис. 13 ПМЛ с элементами памяти ПМЛ КР1556ХП4
Примеры отечественных ПМЛ
Структура
Пример решения задачи на ПМЛ
Пусть на ПМЛ КР1556ХП4 требуется реализовать
Пример решения задачи на ПМЛ
Пусть на ПМЛ КР1556ХП4 требуется реализовать
Обозначим выходы разрядов счетчика, начиная с младшего, через Q0 , Q1 , Q2 , Q3. Сигнал асинхронной загрузки обозначим как LE (Load Enable). Загружаемое слово — A3 A2 A1 A0. Функции возбуждения триггеров принимают вид («н» - новое состояние выходов триггеров):