可编程逻辑器件PLD：从低密度到高密度的发展

"PLD的基本结构-可编程器件课件" 可编程逻辑器件（Programmable Logic Device, PLD）是一种灵活的数字逻辑组件，允许设计者根据特定需求配置其内部逻辑。这种器件在电子设计自动化（EDA）领域扮演着重要角色，提供了从概念到硬件实现的快速原型和设计迭代。 在PLD的基本结构中，主要包括与门阵列、或门阵列、乘积项和和项。这些组件共同构成了逻辑函数的基础。与门阵列由多个与门组成，用于接收输入信号并进行逻辑与操作；或门阵列则处理逻辑或操作。乘积项是多个与门输出的组合，而和项是多个或门输出的组合，它们一起决定了PLD的最终输出。 PLD可以有直接的输出，也可以通过反馈回路连接到输入，这使得它可以实现复杂的自定义逻辑功能。例如，通过反馈输入信号，设计者可以创建具有嵌入式记忆或状态保持功能的电路。高密度PLD（HDPLD）通常比低密度PLD（LDPLD）更复杂，结构差异显著，能够实现更复杂的逻辑功能，并且集成度更高。 PLD的发展历程中包括了多种类型，如EPROM（可擦除可编程只读存储器）、FPLA（现场可编程逻辑阵列）、PAL（可编程阵列逻辑）、GAL（通用阵列逻辑）、EPLD（可擦除可编程逻辑器件）、FPGA（现场可编程门阵列）和CPLD（复杂可编程逻辑器件）。其中，FPGA和CPLD属于高密度PLD，适合于实现大规模、复杂的逻辑设计。 在设计流程方面，基于PLD的设计通常分为设计输入、设计实现和器件编程三个步骤。设计输入阶段，可以通过原理图或硬件描述语言（HDL）来描述电路逻辑。设计实现涉及逻辑优化、映射、布局和布线，确保设计能够在PLD内高效运行。最后，器件编程将编译后的逻辑配置写入PLD，然后通过功能仿真和时序仿真验证设计是否符合预期。 PLD的优势在于其可编程性、灵活性和高可靠性，这使得它们成为电子系统设计中的理想选择。然而，它们的主要缺点是相对于固定功能的集成电路，小批量生产时成本较高，设计和制造周期也相对较长。尽管如此，随着技术的进步，这些问题正逐步得到解决，PLD在现代电子设计中的应用越来越广泛。