可编程逻辑器件PLD：FLEXK系列器件内部结构解析

"FLEX10K系列器件是可编程逻辑器件(PLD)的一种，属于 FPGA（Field-Programmable Gate Array）类别，是70年代以来发展起来的新型逻辑元件，包括了诸如ROM、PROM、PLA、PAL、GAL、EPLD和FPGA等多个类型。这些器件的主要特点是其逻辑功能可以根据设计需求进行编程定制。 PLD的基本结构通常由与门阵列、或门阵列以及输出电路组成。输入信号通过输入电路进入，经过与门和或门阵列的组合形成乘积项和和项，进而构建出复杂的逻辑函数。在FPGA中，这种结构允许用户通过配置内部连线来定义任意的逻辑功能。输入信号既可以直通输出，也可以通过内部的寄存器进行时序控制，以实现时序逻辑功能。此外，输出既可以是低电平有效，也可以是高电平有效，具有很高的灵活性。 PLD的逻辑符号表示方法通常使用输入缓冲器、与门和或门的图形来描述。输入缓冲器负责驱动信号进入逻辑阵列，而与门和或门则可以通过编程连接或者固定连接来实现不同的逻辑组合。例如，当一个输入信号被完全编程时，其对应的输出可以强制为0；如果一个乘积项与所有输入信号都未连接，相当于与门的输出为1。 根据可编程性的不同，PLD可以分为几大类： 1. 与固定、或编程：这类器件如ROM和PROM，其与阵列是固定的，只有或阵列可以编程，用于实现预定义的逻辑函数。 2. 与或全编程：可编程逻辑阵列(PLA)，允许用户对与门和或门阵列都进行编程，提供更大的设计自由度。 3. 与编程、或固定：PAL、GAL和HDPLD等，这些器件的与部分是可编程的，而或部分是固定的，提供了一种介于前两者之间的灵活性。 FLEX10K系列作为FPGA，其内部结构更加复杂，不仅包含基本的与或门阵列，还可能包含触发器、分布式RAM、乘积项逻辑、I/O单元等，能够实现更高级的系统级集成，如SOPC(System On a Programmable Chip)，即在单片可编程芯片上实现完整的系统。 在设计FPGA逻辑时，通常会使用硬件描述语言（如VHDL或Verilog）编写代码，然后通过专门的软件工具进行编译、综合、布局布线，最后将配置数据烧录到器件中，实现特定的逻辑功能。这样的过程使得FPGA成为现代数字电子设计中不可或缺的工具，尤其在需要快速原型验证、灵活的设计修改以及高性能、低功耗应用中。"