华中科大课程：PLD详解——从基础到发展趋势

华中科技大学电信系数电课件中，"可编程逻辑器件"章节深入探讨了数字电路与逻辑设计的基本原理和应用。该课程共有71页内容，从布尔代数和逻辑函数的表示（如SOP和POS）开始，介绍了组合电路的编程实现方法。课程强调了PLD（可编程逻辑器件）在现代电子设计中的重要性，尤其是在电路集成度不断上升、计算机辅助设计（CAD）技术广泛应用的时代背景下。 PLDs如PAL、GAL、PROM、EPROM和EEPROM等低密度器件，适用于小型逻辑电路设计，而EPLD、CPLD和FPGA则代表了高密度选项，能够处理大规模数字系统，甚至实现SoC（系统级芯片）。FPGA是其中的关键部分，由Xilinx公司推动发展，其最小特征尺寸已达到90nm，这显著降低了成本并提高了集成度。 FPGA的特点包括集成度高，如某款器件拥有4992个逻辑单元和10万个逻辑门，还配备了49152bit的RAM。此外，它们支持多种功能模块，如存储器单元、数字信号处理器（DSP）甚至部分CPU功能，提供自下而上的设计灵活性，允许设计师擦除、编程多次，便于修改和升级，同时还能通过仿真工具确保设计的正确性。 PLD的设计方法从早期的自下而上方式发展到自上而下，反映了用户需求的多样化和定制化趋势。ASIC（专用集成电路）虽然开发周期长、投入大，但PLD如PLD因其开发周期短、风险小的优势，成为更广泛的选择。 PLD的未来发展趋势包括更高集成度（如800万门以上）、更低功耗、更多功能模块的内嵌（如内存、CPU等），以及数模混合可编程能力的增强。课程还提到了主要的PLD厂家，如FPGA的先驱，以及他们在军事和航空航天领域的应用。 课程内容详细列举了PLD的逻辑符号和门乘积项，并对比了不同类型的PLD，包括低密度和高密度的分类，以及基于不同结构特点的分类，如基于配置的PLD（CPLD）和基于门阵列的FPGA。这些内容对于理解可编程逻辑器件的工作原理、选择合适的器件以及进行实际电路设计具有重要参考价值。